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DE69119913T2 - Verfahren zum Steuern der Ortsveränderung einer pendelartigen Last und Vorrichtung um dieses in Angriff zu nehmen - Google Patents

Verfahren zum Steuern der Ortsveränderung einer pendelartigen Last und Vorrichtung um dieses in Angriff zu nehmen

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Publication number
DE69119913T2
DE69119913T2 DE1991619913 DE69119913T DE69119913T2 DE 69119913 T2 DE69119913 T2 DE 69119913T2 DE 1991619913 DE1991619913 DE 1991619913 DE 69119913 T DE69119913 T DE 69119913T DE 69119913 T2 DE69119913 T2 DE 69119913T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
load
pendulum
displacement
theoretical
adjustment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE1991619913
Other languages
English (en)
Other versions
DE69119913D1 (de
Inventor
Patrice Genet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konecranes France SA
Original Assignee
Caillard SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caillard SA filed Critical Caillard SA
Application granted granted Critical
Publication of DE69119913D1 publication Critical patent/DE69119913D1/de
Publication of DE69119913T2 publication Critical patent/DE69119913T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/18Control systems or devices
    • B66C13/46Position indicators for suspended loads or for crane elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/04Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/06Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
    • B66C13/063Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads electrical

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Verstellung einer pendelnden Last, die an einem horizontal beweglichen Träger aufgehängt ist.
  • Die Erfindung betrifft auch Vorrichtungen zum Ausführen dieses Verfahrens.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere Hafen-Hebemaschinen wie Greifer- oder Container-Portalkräne.
  • Im industriellen Bereich der Handhabung und des Anhebens von Lasten, insbesondere von Containern, besteht eine wesentliche Aufgabe darin, eine mittels Kabeln an einem beweglichen Träger, beispielsweise einer angetriebenen Laufkatze, aufgehängte Last mit einer Genauigkeit von einer Stelle zu einer anderen Stelle zu bewegen und insbesondere zu erreichen, daß die Last am Ende der Bewegung nicht schwingt.
  • Die Genauigkeit der Verstellung hängt wesentlich von der Steuerung und der Dämpfung von Schwingungen der Last im Verlauf der Verstellung ab.
  • Es existieren bereits eine gewisse Anzahl von Verfahren zum Steuern von Verstellungen von pendelnden Lasten; jedoch hängt die durch diese Verfahren vorgegebene Manövrierzeit von der Periode des durch die aufgehängt Last gebildeten Pendels ab.
  • Diese Verfahren weisen insbesondere die folgenden Nachteile auf:
  • - die Bewegungen werden vor dem Beginn der Bewegung in Abhängigkeit von Pendellängen berechnet, die ihrerseits während der Bewegung variabel sind, insbesondere für die Hebemaschinen. Die Berechnung der Bewegungsparameter muß somit vor dem Beginn der Bewegung durchgeführt werden, indem Annäherungen hinsichtlich der Länge des Pendels und deren Änderung vorgenommen werden;
  • - im Falle von kleinen Bewegungen sind die mit der Periode des Pendels verbundenen Bewegungen notwendigerweise langsam;
  • - es ist schwierig, von Null verschiedene Ausgangszustände zu berücksichtigen.
  • Diese Nachteile bewirken, daß die Genauigkeit der Verstellung, selbst wenn sie ausreichend für den Umgang von Schüttgut ist, unzureichend für die Handhabung von Containern ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu beseitigen, indem ein Verfahren zum Steuern der Verstellung einer pendelnden Last geschaffen wird, die an einem horizontal beweglichen Träger aufgehängt ist und von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt entlang einer Bewegung von vorbestimmter Dauer verstellt wird, welches das Berücksichtigen von Störungen und von Änderungen der Pendellänge ermöglicht und welches die Leistung der Hebemaschine maximal ausnutzt, um die Verstelldauer zu vermindern.
  • Gemäß der Erfindung wird der bewegliche Träger einem Gesetz x(t) zum Verstellen des Trägers unterworfen, das so bestimmt ist, daß die Verstellung der pendelnden Last durch ein Gesetz X(t) der Verstellung der Last beherrscht wird, das den folgenden Bedingungen genügt:
  • X"(t) ist kontinuierlich und ableitbar
  • X"(t) = 0 und X"'(t) = 0 für t ≥T (Dauer der Bewegung), wobei t die Zeit, X" die zweite Ableitung, also die Beschleunigung der Last während ihrer Verstellung, und X"' die dritte Ableitung bezeichnet.
  • Da die mathematischen Bedingungen gemäß der Erfindung garantieren, ein Schwingen von Null zu erhalten, ist es, anstelle des Vorgebens der Verstellung des beweglichen Trägers und des Suchens von speziellen Parametern, die ein Schwingen von Null am Ende des weges ergeben, wie bei den Steuerverfahren nach dem Stand der Technik, ausreichend, ein diesen Bedingungen genügendes Gesetz der Verstellung zu wählen. Es kann daher unter diesen eine Auswahl in Abhängigkeit von Parametern durchgeführt werden&sub1; beispielsweise der maximalen Geschwindigkeit und der maximalen Beschleunigung des beweglichen Trägers, um das Gesetz der Verstellung zu bestimmen, das die kürzesten Bewegungsdauern ergibt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Gesetz x(t) zum Verstellen des Trägers so gewählt, daß die pendelnde Last einem Beschleunigungsgesetz X"(t) unterworfen ist, das von der Beziehung
  • X"(t) = γ/2 (1 - cos 2π/T t),
  • beherrscht ist, wobei γ die Beschleunigung der Last im Verlauf der Bewegung ist.
  • Dieses einfach zu schreibende Gesetz genügt den oben aufgestellten Anforderungen des Beseitigens des Schwingens der Last. Das zweifache Integrieren dieses Gesetzes stellt außerdem keinerlei besondere Schwierigkeit dar.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung zum Steuern der Verstellung einer an einem horizontal beweglichen Träger aufgehängten pendelnden Last, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt und mit einer Hebemaschine in Verbindung steht, die Hebemittel und Richtungsmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie Steuer- und Verarbeitungsmittel enthält, die zum einen Informationen erhalten, die die Länge des zugeordneten Pendels, den Schwingungswinkel und die Verstellung des beweglichen Trägers darstellen, die von Mitteln zum Aufnehmen der Länge, von Mitteln zum Aufnehmen des Winkels bzw. von Mitteln zum Aufnehmen der Verstellung stammen, und im Gegenzug Hebebefehle und Richtungsbefehle abgeben, die an die Hebemittel bzw. die Richtungsmittel gerichtet sind, wobei die Richtungsbefehle so berechnet sind, daß sie dem Verstellgesetz X(t) nach dem Verfahren genügen, wie es oben definiert wurde.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. In der beispielhaft und nicht einschränkend gegebenen Zeichnung zeigen:
  • - Figur 1 eine Ansicht einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern der Verstellung;
  • - Figur 2 eine allgemeine Ansicht einer Hafen-Hebemaschine, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen sein kann;
  • - Figur 3 das Gesetz des Verlaufs der Geschwindigkeit einer Laufkatze einer Vorrichtung zum Steuern der Verstellung nach dem Stand der Technik;
  • - Figur 4 ein Schema, das die verschiedenen geometrischen Variablen darstellt, die für das Beschreiben des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden;
  • - die Figuren 5A, 5B und 5C die Gesetze des Verlaufs der Beschleunigung, der Geschwindigkeit bzw. der Verstellung einer pendelnden Last mit dem erfindungsgemäßen Verfahren; und
  • - Figur 6 ein Blockdiagramm, welches das erfindungsgemäße Verfahren erläutert.
  • Es wird nun das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern der Verstellung zusammen mit der Beschreibung der das Verfahren ausführenden Vorrichtung erläutert.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern, die in Figur 1 dargestellt ist, weist die Vorrichtung zum Steuern der Verstellung einer pendelnden Last 20, die an einem beweglichen Träger einer Hebemaschine 1 aufgehängt ist, einen Rechner 4 auf, der zum einen am Eingang CL eine Information über die Länge des Pendels empfängt, die von einem Positionscodierer 7 abgegeben wird, sowie am Eingang B eine Schwingungsinformation, die von einer Kamera 18 oder einer beliebigen anderen optischen Analysiervorrichtung abgegeben wird, und am Eingang CD eine Information über die Verstellung des beweglichen Trägers oder eine Richtungsinformation, und der im Gegenzug am Ausgang SL Hebebefehle abgibt, die zu Hebemitteln 6, 5, 8 der Hebemaschine 1 übertragen werden, und am Ausgang SD Richtungsbefehle, die zu Richtungsmitteln 14, 15, 16 übertragen werden.
  • Die Hebemittel weisen eine Hebetrommel 8 auf, auf der ein Aufhängekabel 21 aufgewickelt ist, das mit der Last 20 verbunden ist, beispielsweise einem Container, sowie eine Reduktionsvorrichtung 5 und einen Elektromotor 6, die in Übereinstimmung mit bekannten Techniken angeordnet sind. Der Hebemotor 6, dem der Hebecodierer 7 zugeordnet ist, wird über eine Steuerleitung 9 und einen Verstärker 10 entweder durch einen Hebesteuerhebel 2 oder durch den Rechner 4 mittels des oben genannten Ausgangs SL gesteuert.
  • Die Richtungsmittel weisen eine auf einer horizontalen Richtungsschiene 17 abrollende Richtungsrolle 16 auf, die mit der Hebemaschine verbunden ist, sowie eine Reduktionsvorrichtung 15 und einen elektrischen Motor 14, an dem ein Richtungscodierer 13 befestigt ist. Dieser Richtungsmotor 14 wird über eine Richtungsleistungsleitung 12 und einen Leistungsverstärker 14 entweder über einen Richtungssteuerhebel 3 oder über den Rechner 4 mittels des oben genannten Ausganges SD gesteuert.
  • Der Schwingungswinkel wird mittels einer Kamera 18 gemessen, die fest mit dem beweglichen Träger verbunden ist und deren Objektiv vertikal nach unten gerichtet ist, wobei die pendelnde Last 20 mit einer optischen Bake 19 versehen ist, die ein nach oben gerichtetes Bündel aussendet.
  • Das allgemeine Schema einer Maschine 30 zum Handhaben und Heben von Containern 31, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern der Verstellung versehen sein kann, ist in Figur 2 dargestellt.
  • Die Hafen-Hebemaschine 30 weist in Übereinstimmung mit bekannten Techniken ein Portal 35 auf, mit dem ein horizontaler Ausleger 33 verbunden ist. Entlang dem Ausleger 33 kann eine bewegliche Laufkatze 34 horizontal entlang einer Richtung X verstellt werden. An der beweglichen Laufkatze 34 ist ein Container 31 über Kabel 33 aufgehängt, deren Längenänderung die Verstellung des Containers 31 entlang einer vertikalen Richtung Z ermöglicht.
  • Im Stand der Technik wird bezüglich der Steuerung von Bewegungen der Hebemaschine auf spezielle Lösungen der Differentialbewegungsgleichung einer pendelnden Last zurückgegriffen. Figur 3 zeigt ein Gesetz des Verlaufs der Geschwindigkeit V in Abhängigkeit von der Zeit t des Aufhängungspunkts der Last, wenn diese in eine Bewegung versetzt wird, die unterteilt werden kann in:
  • - eine Phase konstanter Beschleunigung mit der Dauer T1,
  • - eine Phase konstanter Geschwindigkeit mit der Dauer T2,
  • - eine Phase konstanter Verzögerung mit der Dauer T3.
  • Die speziellen Lösungen dieses Gesetzes hängen von der Periode des Pendels ab. Ein Verfahren, welches das Erreichen eines Endpunktes ohne Schwingung ermöglicht, besteht darin, adäquate Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten T1 und T3 in Abhängigkeit von der Länge des Pendels und der Dauer T2 der Phase mit konstanter Geschwindigkeit zu berechnen. Die Nachteile dieser Technik, insbesondere eine Verstelldauer, die mit der Pendelperiode zusammenhängt, und Schwierigkeiten des Berücksichtigens von Ausgangszuständen, werden mit dem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung beseitigt.
  • In Figur 4 sind die geometrischen Hauptvariablen dargestellt, die bei dem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt werden. Die Variable stellt die horizontale Verstel lung der Laufkatze oder des beweglichen Trägers 40 dar. Eine senkrechte Last 41 ist an der beweglichen Laufkatze 40 durch ein Kabel der Länge aufgehängt. Während des Schwingens ist das Kabel um einen Winkel α bezüglich der Vertikalen geneigt, und die pendelnde Last 41 weist einen Abstand von der Vertikalen auf. Die momentane Verstellung der pendelnden Last 41 ist durch eine Variable X gegeben, die gleich der Summe x + y ist.
  • Ein Beispiel des Gesetzes X(t) der Verstellung der pendelnden Last 41, das den erfindungsgemäßen mathematischen Bedingungen genügt, steht mit dem Beschleunigungsgesetz in der folgenden Weise in Verbindung:
  • X"(t) = γ/2 (l - cos 2π/T t) für 0 ≤ t ≤ T (1)
  • X"(t) = 0 für t≥T (Dauer der Bewegung) wobei y die maximale Beschleunigung der Last ist.
  • Es kann einfach verifiziert werden, daß das sich daraus ergebende Verstellgesetz X(T) den oben genannten Bedingungen genügt, nämlich:
  • die zweite Ableitung X"(t) ist kontinuierlich und ableitbar, und X"(t) = 0 und X"'(t) = 0 für eine Zeit t ≥ T (Dauer der Bewegung).
  • Außerdem ist die Verstellung des Aufhängungspunktes der Last 41 und folglich die Verstellung des beweglichen Trägers 40 durch die Angabe des dynamischen Gleichgewichts der pendelnden Last bestimmt:
  • X"(t) = y/l (g l-(y/l)²-l") (2)
  • wobei g die Erdbeschleunigung ist.
  • Die Gleichung (1) ermöglicht das Berechnen der Verstellung X(t) in Abhängigkeit von der maximalen Beschleunigung γ und der Dauer T der Bewegung, während die Gleichung (2) das Berechnen des Abstandes y in Abhängigkeit von der zweiten Ableitung l" der momentanen Länge des der Last zugeordneten Pendels und der Beschleunigung X"(t) ermöglicht.
  • Es ist einfach zu zeigen, daß die oben genannten Überlegungen zur Gleichung zweiten Grades von führen, also zum Abstand der Last bezüglich der Vertikalen:
  • y²(l"²+g²/l²) = y(2X" l"/l) +X"²-g² = 0 (3)
  • Die das Vorzeichen von (-X") aufweisende Wurzel ist die Lösung der Gleichung (3).
  • Ausgehend von der Kenntnis des Abstandes und der Verstellung X kann in einfacher Weise x(t) entsprechend dem Verlauf von 1 (momentane Länge des Pendels) erhalten werden.
  • Die Position der Laufkatze 40 wird unter Bezugnahme auf Figur 1 mittels des Codierers 13, beispielsweise eines Inkrementalcodierers, bestimmt, der auf der Welle des Richtungsmötors 14 angebracht ist.
  • Die Variable 1 wird durch den Codierer 7 bestimmt, der auf der Welle des Hebemotors 6 angebracht ist, während die Variable ausgehend von dem Winkel α und der Länge 1 mittels des optischen Systems berechnet wird, das durch die Kamera 18 und die Bake 19 gebildet ist.
  • Diese Bake 19 bildet eine Lichtquelle&sub1; die einen Lichtpunkt auf dem empfindlichen Element der Kamera 18 erzeugt, die im Gegenzug ein zu dem Winkel α proportionales Signal liefert.
  • Wenn der Winkel α und die Länge bekannt sind, kann der Rechner 4 daraus den theoretischen Wert des Abstandes und die momentane tatsächliche Position X der pendelnden Last 41 bestimmen.
  • Bei einer Hafen-Hebemaschine werden nämlich tatsächliche Situationen mit Störungen angetroffen, die beispielsweise auf den Einfluß von Wind oder ein anfängliches Schwingen zurückzuführen sind.
  • Ein anfängliches Schwingen oder Störungen, welche die Position der pendelnden Last von dem theoretischen Verstellgesetz X(t) zu entfernen suchen, können berücksichtigt werden, indem eine Regelung der Position der Last auf ihre theoretische Position durchgeführt wird, was in der Form des Blockschemas 60 von Figur 6 dargestellt ist.
  • Ein erster Block 61 stellt das Berechnen der theoretischen Verstellung X(t) gemäß der Erfindung dar. Diese theoretische Verstellung X(t) wird mit der tatsächlichen Verstellung X verglichen, die gleich der Summe aus der Verstellung der Laufkatze 40 (Figur 4) und dem Produkt l.sin α aus der momentanen Länge 1 des Pendels und dem Sinus des Schwingungswinkels α ist; diese Summe ist durch den Block 67 dargestellt. Die Differenz ε1 zwischen der theoretischen Verstellung X(t) und der tatsächlichen Verstellung X wird bei 62 erhalten. Die Abweichung ε'1 ermöglicht das Berechnen der korrigierten Verstellung der Laufkatze 40 gemäß des nachfolgenden Verhältnisses (Block 63):
  • x = xth + K&sub1; ε'l
  • wobei xth die theoretische Verstellung und K1ε'1 die Korrektur darstellt, die an dieser theoretischen Verstellung auszuführen ist. Diese Korrektur entspricht einem viskosen Dämpfungseffekt.
  • Die Berechnung der Korrektur wird entlang einer Schleife der Regelung der Verstellung durchgeführt, die eine Berechnung eines Geschwindigkeitsbefehls CV gemäß des nachfolgenden Verhältnisses (Block 64) enthält:
  • CV = x'th + K2ε2,
  • wobei x'th : Ableitung der theoretischen Verstellung xth
  • ε2 : Fehler der Regelschleife in x,
  • und K&sub2; : Korrekturkoeffizient.
  • Dann wird die Geschwindigkeit reguliert (Block 65), und zwar mittels des Richtungsmotors 14 (Figur 1). Die tatsächliche Verstellung der Laufkatze ruft ein Schwingen mit dem Winkel α hervor (Block 66). Eine solche Regelung ermöglicht, ein Schwingen von im wesentlichen Null am Ende der Bewegung der pendelnden Last zu gewährleisten.
  • Die Figuren 5A, 5B und 5C stellen das Gesetz des Verlaufs der Beschleunigung X"(t), der Geschwindigkeit X'(t) bzw. der Verstellung X(t) der Laufkatze bei der oben beschriebenen besonderen Ausführungsform der Erfindung bei einer maximalen Beschleunigung γ = 0,6 m/s², einer Dauer der Bewegung T = 10 s und einer Ausgangsgeschwindigkeit v&sub0; von Null dar.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht außerdem eine Optimierung hinsichtlich der Dauer T der Bewegung der pendelnden Last. Für eine gegebene zurückzulegende Entfernung D kann die Periode T der maximalen Beschleunigung in kontinuierlicher Weise variiert werden.
  • Beispielsweise lautet das die Periode T, die maximale Beschleunigung y und die Entfernung D in Verbindung setzende Verhältnis für eine Bewegung mit einer Beschleunigungsphase und einer Verzögerungsphase wie folgt:
  • D = γ T²/s²
  • Wenn die Dauer der Bewegung bei einer gegebenen Entfernung vermindert werden soll, muß die maximale Beschleunigung γ erhöht werden. Dies ist durch die mechanischen Leistungen der Hebemaschine begrenzt. Es sind insbesondere die folgenden Grenzen zu berücksichtigen:
  • - Geschwindigkeitsgrenze
  • - Beschleunigungsgrenze
  • - Leistungsgrenze.
  • Wenn die maximale Geschwindigkeit der Laufkatze erreicht ist, kann zwischen der Beschleunigungsphase und der Verzögerungsphase eine Phase vorgesehen sein, in deren Verlauf die Verstellung der pendelnden Last ohne Schwingungen und mit der Nenngeschwindigkeit VMAX durchgeführt wird.
  • Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden die nachfolgenden Grenzen berücksichtigt:
  • - Motorleistung auf Höhe des Aufhängungspunktes der Last unterhalb von FMAX,
  • - Geschwindigkeit des Aufhängungspunktes unterhalb von VMAX.
  • Wenn die erste Grenze (VMAX) nicht erreicht ist, kann die Dauer T der Bewegung und die maximale Beschleunigung γ bestimmt werden. Wenn dagegen diese Grenze erreicht ist, wird eine Phase mit der Geschwindigkeit VMAX durchgeführt. Es wird auch eine maximale Beschleunigung und eine mit der Geschwindigkeit VMAX zurückgelegte Entfernung bestimmt.

Claims (15)

1. Verfahren zum Steuern der Verstellung einer pendelnden Last (20, 41, 31), die an einem horizontal beweglichen Träger (40, 34) aufgehängt ist und von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt verstellt wird, bei welchem man die Last einem theoretischen Gesetz (X(t)) zum Verstellen dieser Last unterwirft, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ausgeführt wird mit einem Schritt (AS) des Regelns der wirklichen Position der pendelnden Last (20, 31, 41) auf ihre theoretische Position, die dargestellt ist durch die Verstellvariable X(t), bei dem man in einem ersten Regelkreis die Abweichung (ε1) zwischen der theoretischen Position (X(t)) der Last und ihrer wirklichen Position (X) nach der Zeit ableitet und man zur theoretischen Position (X(t)) des beweglichen Trägers die um einen Korrekturf aktor (K1) veränderte Ableitung dieser Differenz nach der Zeit hinzufügt und bei dem man in einem zweiten Regelkreis die Abweichung (ε²) zwischen der theoretischen Position (xth) des beweglichen Trägers und seiner gemessenen Position (x) mit einer bestimmten Konstanten (K2) multipliziert und das erhaltene Ergebnis zur theoretischen Geschwindigkeit (x'th) des beweglichen Trägers hinzufügt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem die folgenden Erfassungsschritte enthält:
AC/1 Aufnehmen der momentanen Länge (l) des Pendels;
AC/2 Aufnehmen der wirklichen Variablen (x) der Verstellung des beweglichen Trägers (34, 40);
AC/3 Aufnehmen des Winkels (α) zwischen dem Pendel und der Vertikalen; und einen Schritt des Berechnens der wirklichen Verstellung (X) der pendelnden Last ausgehend von dem Ergebnis der oben genannten Erfassungsschritte, gefolgt von einem Schritt des Berechnens des Fehlers (E1), der gleich der Differenz zwischen der theoretischen Verstellung X(t) und der wirklichen Verstellung X ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem einen Schritt des Bestimmens einer Korrektur (CORx) enthält, wobei die Korrektur (CORx) zu der Variablen der theoretischen Verstellung (x(t)) hinzugefügt wird, um den wirklichen Sollwert (x) der Verstellung des beweglichen Trägers (40) zu erhalten.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Last mit einer Bewegung mit vorbestimmter Dauer (T) von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den beweglichen Träger (40, 34) einem Gesetz x(t) zum Verstellen des Trägers unterwirft, das so bestimmt ist, daß die Verstellung der pendelnden Last (20, 41, 31) von einem Gesetz X(t) zum Verstellen der Last beherrscht ist, das den folgenden Bedingungen genügt: X"(t) ist stetig und nach der Zeitvariablen t ableitbar, X"(t) = 0 und X"'(t) = 0 für t ≥ T (Zeitdauer der Bewegung), wobei t die Zeit und X" die zweite Ableitung, also die Beschleunigung der Last bei ihrer Verstellung, und X"' die dritte Ableitung bezeichnet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesetz x(t) zum Verstellen des Trägers so gewählt ist, daß die pendelnde Last einem Beschleunigungsgesetz X"(t) unterworfen ist, das von der Beziehung beherrscht ist:
X"(t) = γ/2 (1 - cos 2π/T t) (1)
wobei γ die maximale Beschleunigung der Last im Verlauf der Bewegung ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte enthält:
A) Berechnung des momentanen theoretischen Werts der Variablen der Verstellung X(t) der pendelnden Last (20, 31, 41) durch doppelte Integration des Beschleunigunggesetzes X"(t) und in Abhängigkeit von der Anfangsgeschwindigkeit (Vo) der pendelnden Last (20, 31, 41),
B) Berechnung des momentanen theoretischen Werts der Abweichung y(t) der Last von der Vertikalen in Abhängigkeit von der der pendelnden Last (20, 31, 41) zugeordneten momentanen Länge (1) des Pendels,
C) Berechnung des theoretischen Werts des Sollwertes x(t) der Verstellung des beweglichen Trägers (34, 40) ausgehend von den Ergebnissen der oben genannten Schritte A) und B) unter Berücksichtigung, daß x(t) = X(t) - y(t).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine Begrenzung der Geschwindigkeit des beweglichen Trägers (40, 34) auf eine Maximalgeschwindigkeit (VMAX) enthält und daß beim Erreichen dieser Begrenzung eine Verstellphase mit konstanter Geschwindigkeit durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine Begrenzung der auf den beweglichen Träger (40, 34) aufgebrachten Kraft auf eine Maximalkraft (FMAX) enthält.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem einen Schritt einer relativen Optimierung der Zeitdauer der Bewegung der pendelnden Last (20, 41, 31) enthält.
10. Vorrichtung zum Steuern der Verstellung einer an einem horizontal beweglichen Träger (40, 34) aufgehängten pendelnden Last (20), die das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt und mit einer Hebemaschine (1, 30) in Verbindung steht, die Hebemittel (5, 6, 8) und Richtungsmittel (14, 15, 16, 17) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie Steuer- und Verarbeitungsmittel (4) enthält, die zum einen Informationen erhalten, die die Länge (1) des zugeordneten Pendels, den Schwingwinkel (α) und die Verstellung (x) des beweglichen Trägers (40) darstellen, die von Mitteln (7) zum Aufnehmen der Länge, von Mitteln (18) zum Aufnehmen des Winkels bzw. von Mitteln (13) zum Aufnehmen der Verstellung stammen, und im Gegenzug Hebebefehle und Richtungsbefehle abgeben, die an die Hebemittel (5, 6, 8) bzw. die Richtungsmittel (14, 15, 16, 17) gerichtet sind, wobei die Steuerund Verarbeitungsmittel (4) Mittel enthalten, um in jedem Moment die theoretische Position (X(t)) und die wirkliche Position (X) zu berechnen, und Mittel, um ausgehend von den Informationen über die Länge (l), die Verstellung (x) des beweglichen Trägers (40) und den Schwingungswinkel (α) das Regeln der wirklichen Position (X) der pendelnden Last (41) auf den Sollwert (X(t)) der theoretischen Position ausbilden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Verarbeitungsmittel (4) dafür ausgelegt sind, außerdem im Inneren des Regelkreises der Verstellung (X) der pendelnden Last (20, 41) ein Regeln der momentanen Position (X) des beweglichen Trägers (40) auf einen von den Steuer- und Verarbeitungsmitteln (4) berechneten korrigierten Wert auszuführen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zum Ausführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 4 oder 5 enthält.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel für die Länge (l) und die Mittel für die Verstellung (x) des beweglichen Trägers einen den Hebemitteln (6, 5, 8) zugeordneten Hebecodierer (7) bzw. einen den Richtungsmitteln (14, 15, 16) zugeordneten Richtungscodierer (13) enthalten.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erfassen des Winkels zum einen eine optische Bake (19) enthalten, die fest mit der pendelnden Last (20) verbunden ist und deren Lichtstrahl nach oben gerichtet ist, und andererseits optische Analysemittel (18), wie eine Kamera, die nach unten gerichtet, fest mit dem beweglichen Träger verbunden und bei der Abwesenheit eines Schwingens der pendelnden Last im wesentlichen vertikal zur Bake (19) sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Verarbeitungsmittel einen programmierbaren Rechner enthalten.
DE1991619913 1990-07-18 1991-07-17 Verfahren zum Steuern der Ortsveränderung einer pendelartigen Last und Vorrichtung um dieses in Angriff zu nehmen Expired - Lifetime DE69119913T2 (de)

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GR (1) GR920300044T1 (de)

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