吊重?cái)[動(dòng)控制方法、設(shè)備、系統(tǒng)以及工程機(jī)械的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，具體地，涉及一種吊重?cái)[動(dòng)控制方法、設(shè)備、系統(tǒng)以及 工程機(jī)械。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖1是示例起重機(jī)吊載狀態(tài)的示意圖。工程機(jī)械在進(jìn)行吊載作業(yè)（以移動(dòng)式起重 機(jī)為例，主要示出了超起1、吊臂的主臂2、吊臂的副臂3、鋼絲繩4、吊鉤5、以及吊重6)時(shí)， 如果作業(yè)時(shí)回轉(zhuǎn)速度較快或起制動(dòng)時(shí)間短，鋼絲繩4-吊鉤5-吊重6將產(chǎn)生一個(gè)較大幅度 的擺動(dòng)。移動(dòng)式起重機(jī)中鋼絲繩4-吊鉤5-吊重6所組成的系統(tǒng)是一個(gè)弱阻尼系統(tǒng)，將作 業(yè)中所產(chǎn)生的擺動(dòng)響應(yīng)衰減下來并達(dá)到一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)一般需要很長時(shí)間。
[0003] 為了避免鋼絲繩4-吊鉤5-吊重6產(chǎn)生大幅度的擺動(dòng)（簡稱為吊重?cái)[動(dòng)），現(xiàn)有技 術(shù)中一般采用限制移動(dòng)式起重機(jī)作業(yè)時(shí)的回轉(zhuǎn)速度以及其起制動(dòng)時(shí)間。而采用這種方式雖 然可減小鋼絲繩4-吊鉤5-吊重6作業(yè)產(chǎn)生大擺動(dòng)的可能性，但其以犧牲效率為代價(jià)的，并 不能減少從作業(yè)開始到吊重平穩(wěn)這個(gè)過程的總時(shí)間。即現(xiàn)有技術(shù)中缺少能夠有效控制吊重 擺動(dòng)的方法、設(shè)備以及系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中缺少能夠有效控制吊重?cái)[動(dòng)的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種吊重 擺動(dòng)控制方法，該方法包括：獲得當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)信息以及鋼絲繩狀態(tài)信息：根據(jù)當(dāng)前作業(yè) 狀態(tài)信息以及鋼絲繩長度-作業(yè)狀態(tài)映射表，確定最佳鋼絲繩長度，其中所述鋼絲繩長度 為從吊臂頭部到吊鉤之間的鋼絲繩的長度；以及根據(jù)所述最佳鋼絲繩長度和所述鋼絲繩狀 態(tài)信息控制卷揚(yáng)的收放繩，以使所述吊重的擺動(dòng)角度小于預(yù)定角度范圍，所述擺動(dòng)角度為 當(dāng)前鋼絲繩與吊臂所在鉛垂面之間的夾角。
[0005] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種吊重?cái)[動(dòng)控制設(shè)備，該設(shè)備包括：接收器，用于獲得 當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)信息以及鋼絲繩狀態(tài)信息；以及控制器，用于根據(jù)當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)信息以及鋼 絲繩長度-作業(yè)狀態(tài)映射表確定最佳鋼絲繩長度，其中所述鋼絲繩長度為從吊臂頭部到吊 鉤之間的鋼絲繩的長度；以及用于根據(jù)所述最佳鋼絲繩長度和所述鋼絲繩狀態(tài)信息控制卷 揚(yáng)的收放繩，以使所述吊重的擺動(dòng)角度小于預(yù)定角度范圍，所述擺動(dòng)角度為當(dāng)前鋼絲繩與 吊臂所在鉛垂面之間的夾角。
[0006] 此外，本發(fā)明還提供了一種吊重?cái)[動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：檢測裝置，用于檢測 當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)信息以及鋼絲繩狀態(tài)信息；以及根據(jù)本發(fā)明所提供的吊重?cái)[動(dòng)控制設(shè)備，其 中所述檢測裝置與所述吊重?cái)[動(dòng)控制設(shè)備連接。
[0007]另外，本發(fā)明還提供了一種包括根據(jù)本發(fā)明所提供的吊重?cái)[動(dòng)控制系統(tǒng)的工程機(jī) 械。
[0008] 采用本發(fā)明所提供的吊重?cái)[動(dòng)控制方法、設(shè)備以及系統(tǒng)，通過獲得當(dāng)前作業(yè)狀態(tài) 信息以及鋼絲繩狀態(tài)信息，并且根據(jù)當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)信息以及鋼絲繩長度-作業(yè)狀態(tài)映射表 可以確定最佳鋼絲繩長度，之后可以根據(jù)所述最佳鋼絲繩長度和所述鋼絲繩狀態(tài)信息控制 卷揚(yáng)的收放繩，以使所述吊重的擺動(dòng)角度小于預(yù)定角度范圍（所述擺動(dòng)角度為當(dāng)前鋼絲繩 與吊臂所在鉛垂面之間的夾角），可以實(shí)現(xiàn)在吊載過程中對(duì)吊重?cái)[動(dòng)幅度進(jìn)行有效地、實(shí)時(shí) 地控制，確保吊重能夠在短時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)到達(dá)在指定位置，大大提高了吊載作業(yè)的效率。
[0009] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0010] 附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0011] 圖1是示例起重機(jī)吊載示意圖；
[0012] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的示例吊重?cái)[動(dòng)控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖3A-3B是示例檢測裝置的安裝示意圖；
[0014] 圖4是示例吊臂-鋼絲繩-吊重的力學(xué)簡化模型的示意圖；以及
[0015] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的示例吊重?cái)[動(dòng)控制方法的流程圖。
[0016] 附圖標(biāo)記說明
[0017] 1超起 2吊臂的主臂 3吊臂的副臂
[0018] 4鋼絲繩 5吊鉤 6吊重
[0019] 31吊臂頭部 32、51檢測裝置
【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0021] 從能量的角度來說，鋼絲繩4-吊鉤5-吊重6所組成的弱阻尼系統(tǒng)的減振過程是 該弱阻尼系統(tǒng)能量的耗散過程或是該弱阻尼系統(tǒng)能量向其它結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移過程。由于該 起重機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有吊臂結(jié)構(gòu)阻尼較高、鋼絲繩阻尼弱的特點(diǎn)，當(dāng)掛于鋼絲繩末端吊鉤上 的吊重?cái)[動(dòng)起來后，其擺動(dòng)響應(yīng)很難通過鋼絲繩自身的阻尼對(duì)其進(jìn)行衰減。因此，本發(fā)明提 供了利用控制鋼絲繩長度來改變吊臂3-鋼絲繩4-吊重6的結(jié)構(gòu)固有屬性，實(shí)現(xiàn)重新配比 各部分的響應(yīng)。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)吊重6-鋼絲繩4的能量向吊臂3轉(zhuǎn)移，并讓具有較高阻尼的吊臂 快速耗散系統(tǒng)的能量，最終實(shí)現(xiàn)快速衰減吊重的擺動(dòng)響應(yīng)的目的。
[0022] 為了更加清楚地闡明本發(fā)明的思想，下面將以吊重?cái)[動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于起重機(jī)的 控制過程來進(jìn)行詳細(xì)地說明，應(yīng)當(dāng)理解的是，該示例為示例性非局限性示例，本發(fā)明所提供 的吊重?cái)[動(dòng)控制系統(tǒng)可以適用于任何需要對(duì)吊重進(jìn)行控制的場景，本發(fā)明對(duì)此不進(jìn)行限 定。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，該系統(tǒng)可以包括：檢測裝置，用于檢測鋼絲繩狀態(tài)信 息；以及根據(jù)本發(fā)明所提供的吊重?cái)[動(dòng)控制設(shè)備，其中所述檢測裝置與所述吊重?cái)[動(dòng)控制 設(shè)備連接。
[0024] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的示例吊重?cái)[動(dòng)控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖 2所示，該吊重?cái)[動(dòng)控制設(shè)備可以包括：接收器100,用于獲得當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)信息以及鋼絲 繩狀態(tài)信息；以及控制器200,用于根據(jù)當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)信息以及鋼絲繩長度-作業(yè)狀態(tài)映射 表確定最佳鋼絲繩長度，其中所述鋼絲繩長度為從吊臂頭部31到吊鉤5之間的鋼絲繩的長 度；以及用于根據(jù)所述最佳鋼絲繩長度和所述鋼絲繩狀態(tài)信息控制卷揚(yáng)的收放繩，以使所 述吊重的擺動(dòng)角度小于預(yù)定角度范圍，所述擺動(dòng)角度0為當(dāng)前鋼絲繩與吊臂所在鉛垂面 之間的夾角。
[0025] 具體地，所述當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)信息可以包括車型、吊載工況、以及吊重信息等。這些 信息可以由接收器100獲取自起重機(jī)PLC控制器，或者也可以由操作人員通過控制面板輸 入。而所述鋼絲繩狀態(tài)信息可以包括當(dāng)前鋼絲繩長度和當(dāng)前鋼絲繩的擺動(dòng)角度。
[0026] 其中，所述檢測裝置可以是任何能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的裝置，例如長度檢測裝置和 角度檢測裝置等，本發(fā)明對(duì)此不進(jìn)行限定。
[0027] 為了更加精確地獲得當(dāng)前鋼絲繩長度和當(dāng)前鋼絲繩的擺動(dòng)角度并最小化檢測裝 置的數(shù)量和類型，優(yōu)選地，所述檢測裝置可以為GPS接收器。檢測裝置可以安裝在吊臂頭部 31和吊鉤5處，圖3A-3B是示例檢測裝置的安裝示意圖。在該示例中，GPS接收器可以實(shí)時(shí) 將當(dāng)前鋼絲繩長度和當(dāng)前鋼絲繩的擺動(dòng)角度發(fā)送給接收器100。接收器100在獲取上述信 息將其發(fā)送給控制器200。
[0028] 之后，控制器200可以根據(jù)當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)信息以及鋼絲繩長度-作業(yè)狀態(tài)映射表 確定最佳鋼絲繩長度，其中所述鋼絲繩長度-作業(yè)狀態(tài)映射表是預(yù)先建立并存儲(chǔ)在控制器 200上的（對(duì)于該鋼絲繩長度-作業(yè)狀態(tài)映射表的建立過程將在下面進(jìn)行詳細(xì)地描述），并 根據(jù)所述最佳鋼絲繩長度和所述鋼絲繩狀態(tài)信息控制卷揚(yáng)的收放繩，以使所述吊重的擺動(dòng) 角度小于預(yù)定角度范圍。
[0029] 具體地，所述鋼絲繩長度-作業(yè)狀態(tài)映射表根據(jù)以下步驟建立：
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