JPH0761838B2 - Crane control method - Google Patents
Crane control methodInfo
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- JPH0761838B2 JPH0761838B2 JP17049686A JP17049686A JPH0761838B2 JP H0761838 B2 JPH0761838 B2 JP H0761838B2 JP 17049686 A JP17049686 A JP 17049686A JP 17049686 A JP17049686 A JP 17049686A JP H0761838 B2 JPH0761838 B2 JP H0761838B2
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- control
- steady rest
- control gain
- gain
- suspended load
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- Control And Safety Of Cranes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はクレーンの制御方法に係り、詳しくは、吊荷を
目標位置へ移動させる間、荷振れの抑制と到達時間の短
縮を図ることができるようにしたクレーンの位置および
振れ止め制御に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a crane control method, and more particularly, to suppressing a shake of a load and shortening an arrival time while moving a suspended load to a target position. The present invention relates to a crane position and steady rest control that can be performed.
ロープ懸垂式のクレーンにおいて採用される振れ止め制
御方式には、大きく分けると以下の2種類がある。1つ
は、目標停止位置にて吊荷の振れが止まる加減速パター
ンを事前に求めておき、これをプログラム的に与えるプ
ログラム制御方式であり、他は、吊荷の振れ角をフィー
ドバックすることによって、振れ止めを実現するフィー
ドバック制御方式である。The steady rest control system adopted in the rope suspension type crane is roughly classified into the following two types. One is a program control method in which the acceleration / deceleration pattern at which the swing of the suspended load stops at the target stop position is obtained in advance, and this is given programmatically. The other is by feeding back the swing angle of the suspended load. The feedback control method realizes steady rest.
前者は、予め吊荷の特性を把握して吊荷の動きを予測
し、目標停止位置にて振れが出ないようにする。これ
は、吊荷の動きが一般的に吊索長によって特徴づけられ
るため、第13図に示す速度制御器31とクレーン駆動器32
とにプログラム発生器33を加えた構成となる。すなわ
ち、プログラム発生器33は、吊索長と移動距離によって
目標停止位置で吊荷の振れが止まる加減速パターンを有
し、時間の経過とともにクレーンの速度指令信号から検
出速度信号を減ずる減算器34に出力するようになってい
る。そのプログラム発生器33により出力される代表的パ
ターンは、例えば第14図のようになる。なお、速度制御
器31はプログラム発生器33より出力される速度指令信号
とクレーン速度信号とを比較し、クレーン速度が速度指
令に従うようクレーン駆動器32に対し制御信号を出力す
る。以上の説明から判るように、プログラム制御方式は
荷振れに対して本質的に開ループの制御方式である。The former grasps the characteristics of the suspended load in advance and predicts the movement of the suspended load so as to prevent shake at the target stop position. This is because the movement of the suspended load is generally characterized by the length of the suspension line, so the speed controller 31 and the crane driver 32 shown in FIG.
The program generator 33 is added to and. That is, the program generator 33 has an acceleration / deceleration pattern in which the swing of the suspended load stops at the target stop position depending on the suspension rope length and the moving distance, and the subtractor 34 that subtracts the detected speed signal from the speed command signal of the crane over time. It is designed to output to. A typical pattern output by the program generator 33 is, for example, as shown in FIG. The speed controller 31 compares the speed command signal output from the program generator 33 with the crane speed signal, and outputs a control signal to the crane driver 32 so that the crane speed follows the speed command. As can be seen from the above description, the program control method is essentially an open loop control method against load fluctuation.
上述した後者のフィードバック制御方式は、第15図に示
される構成となる。すなわち、現在のクレーン位置と目
標停止位置との差を計算し、位置制御器41に入力する。
位置制御器41はクレーンが目標停止位置にくるよう出力
信号を出す。振れ止め制御器42は、吊荷の振れ角が0度
になるよう出力信号を出す。加算器43にて位置制御器41
の出力信号と振れ止め制御器42の出力信号が加算され、
クレーン駆動器44の操作信号とされる。すなわち、吊荷
の位置および振れ角のフィードバック制御となってい
る。The latter feedback control method described above has the configuration shown in FIG. That is, the difference between the current crane position and the target stop position is calculated and input to the position controller 41.
The position controller 41 outputs an output signal to bring the crane to the target stop position. The steady rest controller 42 outputs an output signal so that the swing angle of the suspended load becomes 0 degree. Position controller 41 with adder 43
The output signal of and the output signal of the steady rest controller 42 are added,
It is used as an operation signal for the crane driver 44. That is, it is the feedback control of the position and the deflection angle of the suspended load.
前記したプログラム制御方式は、多くの研究によって種
々の方法が発表されているが、本質的に開ループ制御で
あるため、吊荷の特性の把握が不充分な場合や外乱が加
わった場合、目標停止位置での振れ止め精度が悪くなる
欠点がある。すなわち、外乱としては荷を吊上げる時の
初期荷振れや風による外乱、また、船舶搭載のクレーン
の場合には船の傾きによる外乱などが考えられる。さら
に、第16図に示されるデッキクレーンの場合、クレーン
の俯仰角φの変化にともない吊索45の長さが変化するた
め、事前に複雑な計算を必要とする。また、第17図に示
される対向クレーンによる2点吊りの場合、吊荷46の動
きは2本の吊索45a,45bの長さ、吊荷46の重心位置や慣
性モーメントさらには質量などによって変わるため、吊
荷の動きを事前に把握してクレーン速度のパターンを決
定するのは不可能である。したがって、プログラム制御
方式は吊荷やクレーンの作動状況により使用が制限され
る。Although various methods have been announced by many studies for the above-mentioned program control method, since it is essentially open loop control, if the characteristics of the suspended load are insufficiently grasped or if disturbance is applied, the target There is a drawback that the steady rest accuracy becomes poor at the stop position. That is, the disturbance may be disturbance due to initial load shake and wind when hoisting a load, or in the case of a crane mounted on a ship, such as a tilt of the ship. Further, in the case of the deck crane shown in FIG. 16, since the length of the suspension rope 45 changes with the change in the depression angle φ of the crane, a complicated calculation is required in advance. Also, in the case of two-point suspension by the oncoming crane shown in FIG. 17, the movement of the suspended load 46 changes depending on the lengths of the two suspension lines 45a and 45b, the position of the center of gravity of the suspended load 46, the moment of inertia, and the mass. Therefore, it is impossible to determine the crane speed pattern by grasping the suspended load movement in advance. Therefore, the use of the program control method is limited depending on the operating conditions of the suspended load and the crane.
これに対してフィードバック制御方式は、振れ角をフィ
ードバックするため、プログラム制御方式に比べ外乱に
強く、また対象が明確でない場合も制御不可能になるこ
とはない。したがって、デッキクレーンや対向2点吊り
クレーンのように吊荷の動きを事前に把握しにくい場合
にフィードバック方式を採用することになるが、位置制
御系と振れ止め制御系が強く干渉しあい、収束が遅くな
るという問題点がある。例えば、位置制御系と振れ止め
制御系とをともに強めておくと、目標位置へ向かって加
速しているときには荷振れが後向きに発生するため、振
れ止め制御によってクレーンが減速されてしまう。ま
た、振れ止め制御の効果を上げるために振れ止め制御を
位置制御より強めておくと、目標停止位置の近傍で減速
しているときに荷振れが前向きに発生し、これを抑える
ためにクレーンが前進して、位置制御の収束性が悪くな
るという性質も存在する。以上より判るように、振れ止
め制御と位置制御とは一方を強めれば他方の制御の収束
性を損なう問題がある。On the other hand, the feedback control method is more resistant to disturbance than the program control method because the deflection angle is fed back, and even if the target is not clear, control will not be impossible. Therefore, if it is difficult to grasp the movement of the suspended load in advance, such as with a deck crane or an oncoming two-point suspension crane, the feedback method will be adopted, but the position control system and steady rest control system will strongly interfere with each other, and convergence will occur. There is a problem of being late. For example, if both the position control system and the steady rest control system are strengthened, a load shake will occur backward while the vehicle is accelerating toward the target position, and the steady rest control will decelerate the crane. Also, if the steady rest control is made stronger than the position control in order to increase the effect of the steady rest control, the load shake occurs in the forward direction when decelerating near the target stop position, and the crane is There is also the property that the convergence of the position control deteriorates when moving forward. As can be seen from the above, if one of the steady rest control and the position control is strengthened, there is a problem that the convergence of the other control is impaired.
本発明は上記の問題に鑑みなされたもので、その目的
は、フィードバック制御方式において振れ止め制御と位
置制御をともに働かせながらも、相互の干渉を減らすこ
とにより、目標位置へ移動させる間の荷振れの抑制と到
達時間の短縮を図ることができるようにしたクレーンの
位置および振れ止め制御方法を提供することである。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the mutual interference while allowing the steady-state control and the position control to work together in a feedback control system, thereby reducing the load shake during movement to a target position. It is an object of the present invention to provide a crane position and steady rest control method capable of suppressing the movement of the crane and shortening the arrival time.
本発明の特徴とするところは、以下の通りである。第1
の発明にあっては、吊荷の位置制御と振れ止め制御をフ
ィードバック制御方式により行なうロープ懸垂式クレー
ンの制御方法において、 検出された振れ角θと振れ角の微分値を含む評価関数Ip
を演算し、 その評価値Ipcが設定値Ipoより大きくなると、振れ止め
制御ゲインKfを増大させると共に位置制御ゲインKiを減
少させ、 前記評価値Ipcが設定値Ipoに向けて小さくなると、位置
制御ゲインKiを増大させると共に振れ止め制御ゲインKf
を減少させるようにしたことである。The features of the present invention are as follows. First
According to the invention of claim 1, in a control method for a rope suspension crane that performs position control and steady rest control of a suspended load by a feedback control method, an evaluation function Ip including a detected deflection angle θ and a derivative value of the deflection angle
When the evaluation value Ipc becomes larger than the set value Ipo, the steady rest control gain Kf is increased and the position control gain Ki is decreased, and when the evaluation value Ipc becomes smaller toward the set value Ipo, the position control gain Steady stop control gain Kf with increasing Ki
Is to reduce.
第2の発明にあっては、吊荷が移動を開始しその目標停
止位置までの距離が所定距離Lo以内になるまでは、振れ
止め制御ゲインKfを小さく設定しておくと共に位置制御
ゲインKiを大きく設定しておき、 吊荷が前記所定距離Loに到達するまでの間に、吊荷の振
れ角θを検出すると共にその振れ角θと振れ角の微分値
を含む評価関数Ipを演算し、その評価値Ipcが設定値Ipo
より大きくなると、振れ止め制御ゲインKfを増大させる
と共に位置制御ゲインKiを減少させ、評価値Ipcが設定
値Ipoに向けて小さくなると、位置制御ゲインKiを増大
させると共に振れ止め制御ゲインKfを減少させ、 吊荷が前記所定距離Lo以内に入り目標停止位置に近づい
たとき、振れ止め制御ゲインKfを大きく設定しておくと
共に位置制御ゲインKiを小さく設定しておき、振れ角評
価値Ipcにより位置制御ゲインKiと振れ止め制御ゲインK
fとを増減させるようにしたことである。In the second aspect of the invention, the steady rest control gain Kf is set small and the position control gain Ki is set until the suspended load starts moving and the distance to the target stop position is within the predetermined distance Lo. Largely set, until the suspended load reaches the predetermined distance Lo, detects the swing angle θ of the suspended load and calculates an evaluation function Ip including the swing angle θ and the differential value of the swing angle, The evaluation value Ipc is the set value Ipo
When it becomes larger, the steady rest control gain Kf is increased and the position control gain Ki is decreased, and when the evaluation value Ipc becomes smaller toward the set value Ipo, the position control gain Ki is increased and the steady rest control gain Kf is decreased. , When the suspended load enters the predetermined distance Lo and approaches the target stop position, the steady rest control gain Kf is set large and the position control gain Ki is set small, and the position control is performed by the swing angle evaluation value Ipc. Gain Ki and steady rest control gain K
This means that f and f are increased and decreased.
第1の発明にあっては、評価値が設定値より大きくなる
と振れ止め制御ゲインを増大させ、評価値が小さくなる
と位置制御ゲインを増大させるようにしたので、吊荷の
振れ幅が小さい時には位置制御を優先させ、振れ幅が大
きい時には振れ止め制御を優先させることができる。そ
れによって、振れ止め制御と位置制御との干渉を減ら
し、目標停止位置に至る間までの荷振れ抑制と到達時間
の短縮を図ることができる。In the first aspect of the invention, when the evaluation value becomes larger than the set value, the steady rest control gain is increased, and when the evaluation value becomes smaller, the position control gain is increased. Therefore, when the swing width of the suspended load is small, the position control gain is increased. The control can be prioritized, and the steady rest control can be prioritized when the shake width is large. Thereby, the interference between the steady rest control and the position control can be reduced, and it is possible to suppress the shake of the load until reaching the target stop position and shorten the arrival time.
第2の発明にあっては、第1の発明の構成に加えて、吊
荷が目標停止位置の手前の所定距離に到達するまでは、
位置制御ゲインを大きく設定しておき、吊荷が所定距離
以内に入ったとき振れ止め制御ゲインを大きく設定する
ようにしたので、吊荷が所定距離に到達するまでは移動
が速められ、目標停止位置近傍においては荷振れの抑制
が優先される。したがって、目標停止位置近傍までは吊
荷が迅速に移動し、目標停止位置の近傍においては吊荷
を確実にしかも短い時間で降ろすことができる。In the second invention, in addition to the configuration of the first invention, until the suspended load reaches a predetermined distance before the target stop position,
The position control gain is set to a large value, and the steady rest control gain is set to a large value when the suspended load enters within the specified distance, so the movement is accelerated and the target stop is reached until the suspended load reaches the specified distance. In the vicinity of the position, the suppression of cargo shake is given priority. Therefore, the suspended load quickly moves to the vicinity of the target stop position, and the suspended load can be reliably unloaded in the short time in the vicinity of the target stop position.
〔実 施 例〕 以下に本発明を実施例をもとに詳細に説明する。第1図
は本発明の実施例の構成ブロック図で、吊荷の位置制御
と振れ止め制御をフィードバック制御方式により行な
う。吊荷を移動させるためのクレーンの旋回、俯仰また
は走行などと吊索の巻上げ巻下げなどを行なうための駆
動装置の作動を指令するクレーン駆動器1と、位置制御
器2と振れ止め制御器3と加算器4とが設けられてお
り、さらに、振れ角評価計算器5と可変ゲイン計算器6
が設置されている。これは、振れ角評価計算器5で吊荷
の振れ角θをもとにその振れ角と振れ角の微分値を含む
評価関数を演算し、可変ゲイン計算器6においてその評
価値に見合った制御ゲインを決定するようになってい
る。なお、位置制御器2と振れ止め制御器3には、クレ
ーン位置検出器7や振れ角検出器8からの信号が所望値
となるように通常の比例積分微分制御(PID制御)や比
例微分制御(PD制御)などが採用されている。[Examples] The present invention will be described in detail below based on examples. FIG. 1 is a configuration block diagram of an embodiment of the present invention, in which the position control and steady rest control of a suspended load are performed by a feedback control system. A crane driver 1 for instructing the operation of a drive device for turning a crane for moving a suspended load, raising or lowering or running, and hoisting and lowering a hoisting line, a position controller 2, and a steady rest controller 3 And an adder 4 are further provided, and a shake angle evaluation calculator 5 and a variable gain calculator 6 are further provided.
Is installed. This is because the shake angle evaluation calculator 5 calculates an evaluation function including the shake angle and the differential value of the shake angle based on the shake angle θ of the suspended load, and the variable gain calculator 6 performs control corresponding to the evaluated value. It is designed to determine the gain. In addition, the position controller 2 and the steady rest controller 3 use the normal proportional integral derivative control (PID control) or proportional derivative control so that the signals from the crane position detector 7 and the deflection angle detector 8 have desired values. (PD control) is adopted.
本発明の思想を簡単に述べると、吊荷の振れ角θの評価
関数を導入し、その評価値が高いすなわち振れ幅が大き
い時には振れ止め制御のゲインを大きくする一方、位置
制御のゲインを小さくすることによって、振れ止めを優
先して行なわせる。逆に、評価値が低いすなわち振れ幅
が小さい時には、振れ止め制御のゲインを小さくして、
位置制御のゲインを大きくすることにより、位置制御を
優先させるようにしたものである。それによって、振れ
止め制御と位置制御との干渉を減らし、目標停止位置に
至る間までの荷振れ抑制と到達時間の短縮を図るため
に、優先させるべき制御を増強するようにしているので
ある。To briefly describe the idea of the present invention, an evaluation function of the swing angle θ of the suspended load is introduced, and when the evaluation value is high, that is, when the swing width is large, the gain of the steady rest control is increased, while the gain of the position control is decreased. By doing so, the steady rest is given priority. On the contrary, when the evaluation value is low, that is, the swing width is small, the gain of the steady rest control is reduced,
The position control is prioritized by increasing the position control gain. As a result, interference between the steady rest control and the position control is reduced, and in order to suppress the shake of the load until reaching the target stop position and shorten the arrival time, the control to be prioritized is enhanced.
ここで、振れ角θの評価関数について説明する。一般に
荷振れの微分方程式は次式で表わされる。Here, the evaluation function of the deflection angle θ will be described. Generally, the differential equation of load fluctuation is expressed by the following equation.
θ:吊荷の振れ角、v:クレーン速度 l:吊索長、g:重力加速度 これに対し、振れ止め制御として理想的に次式でフィー
ドバックを行なったとする。 θ: Deflection angle of suspended load, v: Crane speed, l: Suspended rope length, g: Gravity acceleration On the other hand, it is assumed that feedback is ideally performed by the following equation as steady rest control.
なお、Kf:比例ゲイン TD:微分時定数θの微分方程式は
次式となる。 The differential equation of Kf: proportional gain T D : differential time constant θ is as follows.
この時、θの振動解の解析解は、以下の式で表される。 At this time, the analytical solution of the vibration solution of θ is expressed by the following equation.
C1,C2:初期値によって決まる定数 ここで、評価関数Ipとして次式を考える。 C 1 , C 2 : constants determined by the initial value Here, consider the following expression as the evaluation function Ip.
(4)式を(5)式に代入すると、 A:定数 となる。したがって、Ipは時間に関して単調減少関数と
なり、その値は(4)式からも明らかなようにθの振幅
に対応する係数 の2乗に比例している。 Substituting equation (4) into equation (5), A: It becomes a constant. Therefore, Ip is a monotonically decreasing function with respect to time, and its value is a coefficient corresponding to the amplitude of θ, as is clear from Eq. (4). Is proportional to the square of.
すなわち、荷振れ評価関数Ipとして(5)式を採用する
ならば、このIpはその時刻での荷振れ角の振幅の2乗を
表わしている。したがって、このIpによって荷振れ角の
大小を判断することが可能となる。その結果、この評価
関数値を利用して各制御系のゲインを決定すればよい。That is, if the equation (5) is adopted as the load shake evaluation function Ip, this Ip represents the square of the amplitude of the load shake angle at that time. Therefore, it is possible to judge the magnitude of the load deflection angle by this Ip. As a result, the gain of each control system may be determined using this evaluation function value.
なお、振れ角の評価関数として、例えば、 Ip=θ2 ……(7) も考えられる。この評価関数は極めて単純な構成であ
り、振れ角θが小さくなった時に評価値も小さくなる。
しかし、荷振れが停止し振れ角が0度で安定している状
態と、振動を継続中に一時的に振れ角が0度となる状態
とを判別することは不可能である。したがって、この評
価関数によって振れ止め制御・位置制御のゲインを変え
ると、次の問題点が発生する。すなわち、吊荷の振動中
一時的に振れ角が0度となったとき、評価値が減少する
ため、位置制御のゲインが上って、位置制御を優先させ
る状態となるが、吊荷の現在の振れ方向と目標位置方向
とが逆であると、位置制御によって振れ角が増幅されて
しまう。しかし、評価関数が(5)式の場合、ある時刻
での荷振れ角が0度であっても振動中である限りは振れ
角θの微分値が0でない値を持っているため、評価関数
は振動が停止しないかぎり0とならない。したがって、
(5)式の評価関数を採用すると、(7)式の評価関数
を採用した時生じるような問題は起こらない。As the evaluation function of the deflection angle, for example, Ip = θ 2 (7) can be considered. This evaluation function has an extremely simple structure, and the evaluation value becomes smaller as the deflection angle θ becomes smaller.
However, it is impossible to distinguish between a state where the shake of the load is stopped and the shake angle is stable at 0 degrees, and a state where the shake angle temporarily becomes 0 degree while continuing the vibration. Therefore, if the gain of the steady rest control / position control is changed by this evaluation function, the following problems occur. That is, when the deflection angle temporarily becomes 0 degrees during the vibration of the suspended load, the evaluation value decreases, so the gain of the position control increases and the position control is prioritized. If the shake direction of B and the target position direction are opposite, the shake angle will be amplified by the position control. However, when the evaluation function is the expression (5), the differential value of the deflection angle θ has a non-zero value as long as it is vibrating even if the load deflection angle at a certain time is 0 degree. Does not become 0 unless the vibration stops. Therefore,
When the evaluation function of the expression (5) is adopted, the problem that occurs when the evaluation function of the expression (7) is adopted does not occur.
再び、構成の説明に戻る。振れ角評価計算器5は第2図
に示す通りであり、振れ角検出器8〔第1図参照〕で検
出された振れ角θと振れ角の微分値dθ/dtを含む評価
関数Ipを計算する。その回路には擬似微分器9があり、
振れ角θの微分信号dθ/dtを出力する。乗算器10,11,1
2が設けられていて、 を計算している。Returning to the description of the configuration again. The shake angle evaluation calculator 5 is as shown in FIG. 2, and calculates the evaluation function Ip including the shake angle θ detected by the shake angle detector 8 [see FIG. 1] and the derivative value dθ / dt of the shake angle. To do. There is a pseudo differentiator 9 in the circuit,
The differential signal dθ / dt of the deflection angle θ is output. Multiplier 10,11,1
2 is provided, Is calculated.
定数乗算器13,14,15で使用する定数は、(5)式からも
明らかなように吊索長や振れ止め制御系のゲインに応じ
て変えるべきであるが、定数ka,kb,kcのまま使用しても
実用上全く問題のないことが本発明者らの研究により確
認されている。The constants used in the constant multipliers 13, 14, and 15 should be changed according to the suspension line length and the gain of the steady rest control system, as is clear from the equation (5). It has been confirmed by the study of the present inventors that there is no problem in practical use even if it is used as it is.
加算器16で加算された上述の評価関数Ipの評価値Ipc
が、予め設定されている設定値Ipoより大きくなると、
可変ゲイン計算器6は第3図(a)の実線矢印Mのよう
に振れ止め制御ゲインKfを増大させると共に、第3図
(b)の実線矢印Nのように位置制御ゲインKiを減少さ
せる。もちろん、評価値Ipcが大きくなっている状態か
ら設定値Ipoに向けて小さくなると、破線矢印Qのよう
に位置制御ゲインKiを増大させると共に、破線矢印Rの
ように振れ止め制御ゲインKfを減少させる。その構成は
第4図に示すようなもので、振れ止め制御ゲイン増減器
17および位置制御ゲイン増減器18を有する。すなわち、
両増減器17,18によって振れ角が小さい時は位置制御を
中心に、振れ角が大きい時は振れ止め制御を中心にクレ
ーンを作動制御することが可能となり、振れ止めと位置
制御の協働状態において他方の制御の収束性を損なうよ
うなことが回避されるのである。Evaluation value Ipc of the above evaluation function Ip added by the adder 16
Is larger than the preset value Ipo,
The variable gain calculator 6 increases the steady rest control gain Kf as indicated by the solid arrow M in FIG. 3 (a), and decreases the position control gain Ki as indicated by the solid arrow N in FIG. 3 (b). As a matter of course, when the evaluation value Ipc increases from the increased value toward the set value Ipo, the position control gain Ki is increased as indicated by the broken line arrow Q and the steady rest control gain Kf is decreased as indicated by the broken line arrow R. . The structure is as shown in FIG.
17 and a position control gain adjuster 18. That is,
It is possible to control the crane operation by centering the position control when the runout angle is small and by the steady motion control when the runout angle is large, by using both the adjusters 17 and 18. In, it is possible to avoid impairing the convergence of the other control.
以上述べたような構成からなる制御装置を備えたクレー
ンの作動を、第5図に示すフローチャートを参照しなが
ら説明する。まず、クレーンが動き始めると、機械的ま
たは光学的さらには電磁的な方法により、吊荷の振れ角
θが時々刻々検出され〔ステップ1、以下S1などと記
す〕、それが振れ角評価計算器5に入力される。その振
れ角θと検出中の時間経過から振れ角θの微分値dθ/d
tが演算され〔S2〕、評価関数Ipの評価値Ipcが算出され
る〔S3〕。その評価値Ipcが設定値Ipoより大きければ
〔S4〕、振れ止め制御ゲイン増減器17により振れ止め制
御ゲインKfを例えば評価値Ipcの増加に比例して増大さ
せる一方、位置制御ゲイン増減器18により位置制御ゲイ
ンKiを評価値Ipcの増加に比例して減少させる〔S5〕。
その結果、振れ角θが大きくなっていた吊荷の振れ止め
制御が、吊荷の目標停止位置への移動制御よりも優先し
て行なわれる。なお、評価値Ipcが設定値Ipoより小さい
間は、当初から設定されているKfo,Kio〔第3図
(a),(b)参照〕が採用される〔S6〕。The operation of the crane equipped with the control device having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, when the crane starts moving, the swing angle θ of the suspended load is detected momentarily by mechanical, optical or electromagnetic methods [Step 1, hereinafter referred to as S1], and the swing angle evaluation calculator is used. Input to 5. The deflection angle θ and the differential value dθ / d of the deflection angle θ from the passage of time during detection
t is calculated [S2], and the evaluation value Ipc of the evaluation function Ip is calculated [S3]. If the evaluation value Ipc is larger than the set value Ipo (S4), the steady rest control gain K / F 17 increases the steady rest control gain Kf, for example, in proportion to the increase of the evaluation value I pc, while the position control gain N / S 18 The position control gain Ki is decreased in proportion to the increase of the evaluation value Ipc [S5].
As a result, the steady rest control of the suspended load, in which the swing angle θ is large, is performed prior to the control of moving the suspended load to the target stop position. While the evaluation value Ipc is smaller than the set value Ipo, Kfo and Kio set from the beginning [see FIGS. 3 (a) and 3 (b)] are adopted [S6].
第6図(a),(b)は本発明に基づく方法と従来の方
法による制御効果の比較を示す。本発明による方法が実
線であり、振れ角θが大きい時に振れ止め制御を位置制
御より優先させていることが確認できる。従来の方法
は、位置と振れを同時に制御しようとして互いに干渉
し、破線のように収束が遅くなっている。第7図は上か
らみた時の吊荷の軌跡を示し、(a)は本発明に基づく
もので(b)は従来の方法によるものである。この例
は、2台のx−y方向に自由に動くクレーンにて1つの
長尺な吊荷を扱った場合であり、矢印U方向の初期荷振
れを持った状態から目標停止位置A,Bで吊荷を停止させ
る場合である。なお、実線が吊荷端部の軌跡を表わし、
破線が一定時間間隔での吊荷の姿勢を表わしている。ち
なみに、前記した第6図(b)は第7図(a),(b)
における左側クレーンの図の上下方向について時系列で
表したものである。第7図(a),(b)から明らかな
ように本発明の制御によれば、半分以下の時間で良好に
制御されていることが判る。したがって、本発明によれ
ば、フィードバック制御方式において振れ止め制御と位
置制御とをともに働かせながらも、相互の干渉を減ら
し、目標位置への到達および停止させるまでの荷振れの
抑制と到達時間の短縮を図ることができる。6 (a) and 6 (b) show a comparison of control effects between the method according to the present invention and the conventional method. It can be confirmed that the method according to the present invention is a solid line, and the steady rest control is prioritized over the position control when the swing angle θ is large. The conventional methods try to control the position and the shake at the same time and interfere with each other, and the convergence is delayed as shown by the broken line. FIG. 7 shows the locus of the suspended load when viewed from above, where (a) is based on the present invention and (b) is based on the conventional method. This example is a case where one long suspended load is handled by two cranes that move freely in the xy directions, and the target stop positions A and B are changed from the state with the initial load shake in the arrow U direction. This is the case when the suspended load is stopped. In addition, the solid line represents the locus of the suspended load end,
The broken line represents the posture of the suspended load at fixed time intervals. Incidentally, the above-mentioned FIG. 6 (b) is shown in FIG. 7 (a), (b).
Fig. 4 is a time series representation of the vertical direction of the left crane in Fig. As is clear from FIGS. 7 (a) and 7 (b), according to the control of the present invention, it is understood that the control is satisfactorily performed in less than half the time. Therefore, according to the present invention, while the steady rest control and the position control work together in the feedback control method, mutual interference is reduced, and the load shake is suppressed and the arrival time is shortened until reaching the target position and stopping. Can be achieved.
第8図は異なる発明における可変ゲイン計算器のブロッ
ク図で、第9図(a),(b)で示すように、クレーン
が目標位置に向かって移動している途中と目標位置近傍
に到達した時とで、対応する振れ止め制御ゲインKfと位
置制御ゲインKiとを変えるようにしたものである。これ
によって、振れ止め制御を目標位置近傍で特に集中的に
作用させることが可能となる。そのために、吊荷が移動
を開始し目標停止位置までの距離が所定距離Lo以内にな
るか否かにより、振れ止め制御ゲインKfを変更する振れ
止め制御ゲイン変更器19と、位置制御ゲインKiを変更す
る位置制御ゲイン変更器20とが設けられている。そし
て、吊荷の目標停止位置までの距離が前記所定距離Loに
到達するまでの間に、吊荷の振れ角と振れ角の微分値を
含む評価関数Ipを演算し、その評価値Ipcが設定値Ipoよ
り大きくなると、第10図(a),(b)のように、振れ
止め制御ゲインKfを増大させる振れ止め制御ゲイン増大
量決定器21と、位置制御ゲインKiを減少させる位置制御
ゲイン減少量決定器22とがある。上述の振れ止め制御ゲ
イン変更器19と位置制御ゲイン変更器20との後には、加
算器23と減算器24が介在され、各制御ゲインKi,Kfを第1
1図(a),(b)のように変えることができる。その
結果、クレーンが目標停止位置から大きく離れている
時、振れ止め制御ゲインが小さく位置制御ゲインが大き
い状態にあるが、そのようなときでも必要に応じて振れ
止め制御が増強され、クレーンの移動を早めることによ
る弊害を抑えて吊荷の姿勢を修正することができる。FIG. 8 is a block diagram of a variable gain calculator according to a different invention. As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the crane has reached the target position while moving toward the target position. The corresponding steady rest control gain Kf and position control gain Ki are changed depending on time. This enables the steady rest control to act particularly intensively near the target position. Therefore, depending on whether the distance to the target stop position where the suspended load starts moving falls within a predetermined distance Lo, a steady rest control gain changer 19 for changing the steady rest control gain Kf and a position control gain Ki are set. A position control gain changer 20 for changing is provided. Then, until the distance to the target stop position of the suspended load reaches the predetermined distance Lo, an evaluation function Ip including the deflection angle of the suspended load and the differential value of the deflection angle is calculated, and the evaluation value Ipc is set. When it becomes larger than the value Ipo, as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), the steady-state control gain increase amount determiner 21 that increases the steady-state control gain Kf and the position control gain decrease that decreases the position control gain Ki. There is a quantity determiner 22. After the steady rest control gain changer 19 and the position control gain changer 20 described above, an adder 23 and a subtractor 24 are interposed, and the respective control gains Ki and Kf are set to the first value.
It can be changed as shown in Fig. 1 (a) and (b). As a result, when the crane is far away from the target stop position, the steady rest control gain is small and the position control gain is large, but even in such a case, the steady rest control is strengthened as necessary to move the crane. It is possible to correct the posture of the suspended load while suppressing the harmful effects of accelerating the load.
このような構成の制御装置による作動を、第12図に示す
フローチャートを参照しながら説明する。吊荷を吊り上
げクレーンが移動を開始する。クレーンの移動距離がク
レーン位置検出器で時々刻々検出され〔S21〕、可変ゲ
イン計算器に入力される。その目標停止位置までの検出
距離Lrが予め設定されている距離、例えば目標停止位置
まであと10%の距離を残す地点Loにまで到達していなけ
れば、〔S22〕、振れ止め制御ゲインがKfoなる小さい値
に設定されると共に、位置制御ゲインがKioなる大きい
値〔第9図(a),(b)参照〕に設定される〔S2
3〕。そして、吊荷が前記所定距離Loに到達するまでの
間、吊荷の振れ角θが検出され〔S24〕、その振れ角θ
と振れ角の微分値を含む評価関数Ipが演算される〔S2
5〕。その評価値Ipcが設定値Ipoより大きくなると〔S2
6〕、振れ止め制御ゲインKfが振れ止め制御ゲイン増大
量決定器21で演算されたΔKfだけ増量される一方、位置
制御ゲインKiが位置制御ゲイン減少量決定器22で演算さ
れたΔKiだけ減量される〔S27〕。その結果、吊荷が所
定距離Loに到達するまでは、主として移動速度を大きく
する制御がなされ、その間に修正を必要とするほど大き
い振れ角が出たときのみそれに対応した振れ止め制御が
行なわれる。The operation of the control device having such a configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The suspended load is lifted and the crane starts moving. The travel distance of the crane is detected momentarily by the crane position detector [S21] and input to the variable gain calculator. If the detected distance Lr to the target stop position has not reached the preset distance, for example, the point Lo leaving a distance of 10% to the target stop position [S22], the steady rest control gain becomes Kfo In addition to being set to a small value, the position control gain is set to a large value Kio [see FIGS. 9 (a) and 9 (b)] [S2
3]. Then, until the suspended load reaches the predetermined distance Lo, the swing angle θ of the suspended load is detected [S24], and the swing angle θ is detected.
And the evaluation function Ip including the derivative of the deflection angle is calculated [S2
Five〕. When the evaluation value Ipc becomes larger than the set value Ipo [S2
6), the steady rest control gain Kf is increased by ΔKf calculated by the steady rest control gain increase amount determiner 21, while the position control gain Ki is reduced by ΔKi calculated by the position control gain decrease amount determiner 22. [S27]. As a result, until the suspended load reaches the predetermined distance Lo, control is mainly performed to increase the moving speed, and the steady rest control is performed only when a swing angle large enough to be corrected occurs during that period. .
クレーンが移動を続けて目標停止位置の所定距離Lo以内
に入ると〔S22〕、振れ止め制御ゲインが目標停止位置
までの距離にしたがい順次大きい値に設定されると共
に、位置制御ゲインが逆に順次小さい値〔第9図
(a),(b)参照〕に設定される〔S28〕。その結
果、残存距離における移動速度は低下するが、荷振れが
抑制されるので、目標停止位置へ吊荷を降ろすのが正確
に行なわれる。When the crane continues to move and comes within the predetermined distance Lo of the target stop position [S22], the steady rest control gain is gradually increased according to the distance to the target stop position, and the position control gain is reversed. It is set to a small value [see FIGS. 9 (a) and 9 (b)] [S28]. As a result, the moving speed at the remaining distance decreases, but the shake of the load is suppressed, so that the suspended load can be accurately lowered to the target stop position.
第1図は本発明におけるフィードバック制御の構成ブロ
ック図、第2図は振れ角評価計算器のブロック図、第3
図(a),(b)は評価値に対する振れ止め制御ゲイン
と位置制御ゲインの増減図、第4図は可変ゲイン計算器
のブロック図、第5図は制御ゲイン増減のフローチャー
ト、第6図(a),(b)は振れ角と吊荷位置の収束性
を従来のフィードバック制御と比較したタイムチャー
ト、第7図(a)および(b)は2基のクレーンによる
2点吊りの場合に、本発明および従来のフィードバック
制御を適用した位置制御の収束状況説明図、第8図は異
なる発明における可変ゲイン計算器のブロック図、第9
図(a),(b)は吊荷の移動距離による制御ゲインの
変更図、第10図(a),(b)は荷振れがあった場合の
制御ゲインの増大量または減少量決定図、第11図
(a),(b)は評価値に対する振れ止め制御ゲインと
位置制御ゲインの増減図、第12図はフローチャート、第
13図は従来技術におけるプログラム制御方式のブロック
図、第14図はプログラム制御方式におけるプログラム発
生器からのクレーン速度の出力を示すタイムチャート、
第15図は従来技術におけるフィードバック制御方式のブ
ロック図、第16図はデッキクレーンの概略図、第17図は
対向2点吊りデッキクレーンの概略図である。 θ……振れ角、Ip……評価関数、Ipc……評価値、Ipo…
…設定値、Kf……振れ止め制御ゲイン、Ki……位置制御
ゲイン。FIG. 1 is a block diagram of the configuration of feedback control according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a deflection angle evaluation calculator, and FIG.
(A) and (b) are increase / decrease diagrams of the steady rest control gain and the position control gain with respect to the evaluation value, FIG. 4 is a block diagram of the variable gain calculator, FIG. 5 is a flowchart of increase / decrease of control gain, and FIG. (a) and (b) are time charts comparing the deflection angle and the convergence of the suspended load position with the conventional feedback control, and FIGS. 7 (a) and (b) show the case of two-point suspension by two cranes. FIG. 8 is an explanatory view of a convergence situation of position control to which the present invention and conventional feedback control are applied. FIG. 8 is a block diagram of a variable gain calculator in a different invention.
FIGS. 10 (a) and 10 (b) are change diagrams of the control gain according to the moving distance of the suspended load, FIGS. 10 (a) and 10 (b) are diagrams of determining the increase amount or decrease amount of the control gain when there is a shake of the load, 11 (a) and 11 (b) are increase / decrease diagrams of the steady rest control gain and the position control gain with respect to the evaluation value, and FIG.
FIG. 13 is a block diagram of a program control system in the prior art, and FIG. 14 is a time chart showing the output of the crane speed from the program generator in the program control system.
FIG. 15 is a block diagram of a feedback control system in the prior art, FIG. 16 is a schematic diagram of a deck crane, and FIG. 17 is a schematic diagram of an oncoming two-point hanging deck crane. θ: deflection angle, Ip: evaluation function, Ipc: evaluation value, Ipo:
… Set value, Kf… steady rest control gain, Ki… position control gain.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小森谷 陽一 兵庫県神戸市西区櫨谷町松本234番地 川 崎重工業株式会社西神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭60−44489(JP,A) 特公 昭61−17979(JP,B1) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Yoichi Komoriya Yoichi Komoriya, 234 Matsumoto, Higashiya-cho, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Nishi-Kobe factory (56) Reference JP-A-60-44489 (JP, A) Public Sho 61-17979 (JP, B1)
Claims (2)
バック制御方式により行なうロープ懸垂式クレーンの制
御方法において、 検出された振れ角と振れ角の微分値を含む評価関数を演
算し、 その評価値が設定値より大きくなると、振れ止め制御ゲ
インを増大させると共に位置制御ゲインを減少させ、 前記評価値が設定値に向けて小さくなると、位置制御ゲ
インを増大させると共に振れ止め制御ゲインを減少させ
るようにしたことを特徴とするクレーンの制御方法。1. A control method for a rope suspension crane, which performs position control of a suspended load and steady rest control by a feedback control method, calculates an evaluation function including a detected swing angle and a differential value of the swing angle, and evaluates the evaluation function. When the value becomes larger than the set value, the steady rest control gain is increased and the position control gain is decreased, and when the evaluation value becomes smaller toward the preset value, the position control gain is increased and the steady rest control gain is decreased. A method of controlling a crane characterized in that
バック制御方式により行なうロープ懸垂式クレーンの制
御方法において、 吊荷が移動を開始しその目標停止位置までの距離が所定
距離以内になるまるでは、振れ止め制御ゲインを小さく
設定しておくと共に位置制御ゲインを大きく設定してお
き、 吊荷が前記所定距離に到達するまでの間に、吊荷の振れ
角を検出すると共にその振れ角と振れ角の微分値を含む
評価関数を演算し、その評価値が設定値より大きくなる
と、振れ止め制御ゲインを増大させると共に位置制御ゲ
インを減少させ、評価値が設定値に向けて小さくなる
と、位置制御ゲインを増大させると共に振れ止め制御ゲ
インを減少させ、 吊荷が前記所定距離以内に入り目標停止位置に近づいた
とき、振れ止め制御ゲインを大きく設定しておくと共に
位置制御ゲインを小さく設定しておき、振れ角評価値に
より位置制御ゲインと振れ止め制御ゲインとを増減させ
るようにしたことを特徴とするクレーンの制御方法。2. A rope suspension crane control method for performing position control and steady rest control of a suspended load by a feedback control method, wherein the suspended load starts moving and the distance to its target stop position is within a predetermined distance. , Set the steady rest gain small and set the position control gain large, and detect the deflection angle of the suspended load until the suspended load reaches the predetermined distance. When the evaluation function including the derivative value of the deflection angle is calculated, and the evaluation value becomes larger than the set value, the steady rest control gain is increased and the position control gain is decreased, and when the evaluation value becomes smaller toward the set value, the position Increase the control gain and decrease the steady rest control gain, and increase the steady rest control gain when the suspended load enters within the predetermined distance and approaches the target stop position. The method of the crane, characterized in that with previously set may be set smaller position control gain, and to increase or decrease the control gain steady rests and the position control gain by deflection angle evaluation value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17049686A JPH0761838B2 (en) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | Crane control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17049686A JPH0761838B2 (en) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | Crane control method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6327393A JPS6327393A (en) | 1988-02-05 |
| JPH0761838B2 true JPH0761838B2 (en) | 1995-07-05 |
Family
ID=15906042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP17049686A Expired - Lifetime JPH0761838B2 (en) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | Crane control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0761838B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5998173A (en) * | 1996-02-20 | 1999-12-07 | The University Of Bristish Columbia | Process for producing N-acetyl-D-glucosamine |
-
1986
- 1986-07-18 JP JP17049686A patent/JPH0761838B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6327393A (en) | 1988-02-05 |
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