CN102976200B - 吊装控制方法、装置、系统及吊具和起重机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，公开了一种起重机械的吊装控制方法、装置、系统及一种吊具和一种起重机械，用以有效地抑制吊重在吊装过程中的摇摆。所述吊具包括：吊具架和吊梁，所述吊具架包括箱型架体和从所述箱型架体辐射伸出的至少三个臂型架体，所述吊梁位于所述箱型架体的下方；所述吊具还包括：对应设置于每一个所述臂型架体上的第一伸缩装置；滑轮，与所述第一伸缩装置的一端固定连接；至少一根防摇钢丝绳，所述防摇钢丝绳的一端卷入固定在所述箱型架体上的防摇钢丝绳卷筒，另一端绕过所述滑轮与吊梁连接。

Description

吊装控制方法、装置、系统及吊具和起重机械

技术领域

本发明涉及起重机械技术领域，特别是涉及一种起重机械的吊装控制方法、装置、系统及一种吊具和一种起重机械。

背景技术

起重机械，例如大型海洋平台起重机械或者港口起重机械等，在对集装箱等吊重进行吊装的过程中，由于风浪的干扰、臂架的回转及俯仰等动作，吊重经常会发生较大的摇摆。当吊重的摆动幅度较大时，一方面不利于快速稳定的完成吊装任务，影响工作效率，另一方面也会对臂架和吊重产生较大的冲击，不但影响臂架的寿命和吊重的质量，而且也增加了安全隐患。

如图1所示，现有的一种防摇吊具在小车50和吊梁18之间通过四组呈倒八字的钢丝绳51连接。采用钢丝绳斜拉的方式可以改变吊绳在水平方向上的分刚度，从而抑制吊重摇摆。然而，这种吊具受吊重重量、钢丝绳绳长及外界干扰激励等因素的影响比较明显，抑制吊重摇摆的效果较不理想。

发明内容

本发明提供了一种起重机械的吊装控制方法、装置、系统及一种吊具和一种起重机械，用以有效地抑制吊重在吊装过程中的摇摆。

本发明吊具，包括：吊具架和吊梁，所述吊具架包括箱型架体和从所述箱型架体辐射伸出的至少三个臂型架体，所述吊梁位于所述箱型架体的下方；

所述吊具还包括：

对应设置于每一个所述臂型架体上的第一伸缩装置；

滑轮，与所述第一伸缩装置的一端固定连接；

至少一根防摇钢丝绳，所述防摇钢丝绳的一端卷入固定在所述箱型架体上的防摇钢丝绳卷筒，另一端绕过所述滑轮与吊梁连接。

本发明起重机械的吊装控制方法，应用前述技术方案所述的吊具，包括：

获取第一检测装置所检测的吊梁相对吊具架在竖直平面内的摆角信息、第二检测装置所检测的吊具架相对惯性坐标系的姿态位移信息，以及第三检测装置所检测的放货平台相对惯性坐标系的姿态位移信息；

根据所述吊梁的摆角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第一摇摆控制算法输出第一摇摆控制信号，控制每一个第一伸缩装置对所对应的防摇钢丝绳进行摇摆控制运动补偿，使吊梁相对放货平台处于目标平衡位置。

本发明起重机械的吊装控制装置，应用前述技术方案所述的吊具，包括：

获取设备，用于获取第一检测装置所检测的吊梁相对吊具架在竖直平面内的摆角信息、第二检测装置所检测的吊具架相对惯性坐标系的姿态位移信息，以及第三检测装置所检测的放货平台相对惯性坐标系的姿态位移信息；

控制设备，用于根据所述吊梁的摆角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第一摇摆控制算法输出第一摇摆控制信号，控制每一个第一伸缩装置对所对应的防摇钢丝绳进行摇摆控制运动补偿，使吊梁相对放货平台处于目标平衡位置。

本发明起重机械的吊装控制系统，包括：

前述技术方案所述的吊具；

第一检测装置，用于检测吊梁相对吊具架在竖直平面内的摆角信息；

第二检测装置，用于检测吊具架相对惯性坐标系的姿态位移信息；

第三检测装置，用于检测放货平台相对惯性坐标系的姿态位移信息；

控制装置，信号连接所述第一检测装置、第二检测装置和第三检测装置，用于根据所述吊梁的摆角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第一摇摆控制算法输出第一摇摆控制信号，控制每一个第一伸缩装置对所对应的防摇钢丝绳进行摇摆控制运动补偿，使吊梁相对放货平台处于目标平衡位置。

本发明起重机械，包括前述技术方案所述的吊装控制系统。

在本发明技术方案中，由于吊具的每一个臂型架体上设置有第一伸缩装置，该第一伸缩装置可通过防摇钢丝绳对吊梁和吊重进行摇摆控制运动补偿，使吊梁相对放货平台处于目标平衡位置，因此，可有效抑制吊重在吊装过程中的摇摆，大大提高了防摇能力；另一方面，斜拉式的钢丝绳也具有被动减摇的作用，可使吊梁和吊重快速稳定的跟随滑轮运动，进一步提高了防摇效果。

附图说明

图1为现有防摇吊具结构示意图；

图2为本发明实施例的吊具立体结构示意图（吊具架和臂架的内部线条未隐藏）；

图3为本发明实施例的吊具正视图（吊具架和臂架的内部线条未隐藏）；

图4为本发明实施例的吊具俯视图（吊具架和臂架的内部线条未隐藏）；

图5为本发明实施例的吊具立体结构示意图（吊具架和臂架的内部线条隐藏）；

图6为本发明实施例的吊装控制方法流程示意图；

图7为本发明实施例的吊装控制装置结构示意图；

图8为本发明一实施例的吊装控制系统结构示意图；

图9为本发明另一实施例的吊装控制系结构示意图。

附图标记：

10-获取设备     11-控制设备        12-吊具

13-第一检测装置 14-第二检测装置    15-第三检测装置

16-控制装置     17-吊具架          18-吊梁

19-箱型架体     20-臂型架体         21-第一伸缩装置

22-滑轮    23-防摇钢丝绳    24-防摇钢丝绳卷筒

25-转盘    26-连杆          27-第二伸缩装置

28-臂架    29-托盘          30-齿轮转盘

31-导轨    32-导向件        33-起升钢丝绳

50-小车    51-钢丝绳        34-第四检测装置

35-第五检测装置

具体实施方式

为了有效地抑制吊重在吊装过程中的摇摆，本发明提供了一种起重机械的吊装控制方法、装置、系统及一种吊具和一种起重机械。在该技术方案中，吊具的每一个臂型架体上设置有第一伸缩装置，该第一伸缩装置可通过防摇钢丝绳对吊梁和吊重进行摇摆控制运动补偿，使吊梁相对放货平台处于目标平衡位置，从而大大提高了吊具的防摇能力。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图2至图5所示，本发明吊具一实施例，包括：吊具架17和吊梁18，吊具架17包括箱型架体19和从箱型架体19辐射伸出的至少三个臂型架体20，吊梁18位于箱型架体19的下方；

所述吊具还包括：

对应设置于每一个臂型架体20上的第一伸缩装置21；

滑轮22，与第一伸缩装置21的一端固定连接；

至少一根防摇钢丝绳23，防摇钢丝绳23的一端卷入固定在箱型架体19上的防摇钢丝绳卷筒24，另一端绕过滑轮22与吊梁18连接。

为了清楚的体现吊具架17内部的结构，图2至图4中吊具架17的内部线条未绘制成隐藏，在实际结构中，由于吊具架17的遮挡，内部结构不可见。该实施例中，第一伸缩装置21的伸出方向指向臂形架体20的末端。吊梁18的作用是与吊重固定，因此抑制吊重的摇摆也是同时抑制吊梁18的摇摆。该实施例中，吊具架17的箱型架体19和臂型架体20为承载部件，一方面可以起到保护罩的作用，避免内部结构受到损坏；另一方面，也为一些零部件（例如防摇钢丝绳卷筒24、第一伸缩装置21等）的安装起到固定支撑的作用；此外，箱型架体19和臂型架体20相结合的结构形式，能够在增大伸缩装置补偿行程的情况下，较大地减小吊具重量的增加，因此，对比现有的一些吊具，重量较轻。

为了能够使吊梁18以及吊梁18所挂吊重（图中未示出）达到平衡状态，臂型架体20的数量至少为三个，例如可以为三个、四个或者五个等。在该优选实施例中，臂型架体20的数量为四个，相邻的两个臂型架体之间呈90度。针对每一个臂型架体20，所述防摇钢丝绳23的数量应至少为一根，在该优选实施例中，吊梁18整体呈正方形，针对每一个臂型架体20，防摇钢丝绳23的数量为三条，分别与吊梁18的一角和相邻的两个边连接，吊具整体通过12条防摇钢丝绳与吊重连接，平衡性较好，斜拉式的钢丝绳具有被动减摇的作用，可使吊梁18和吊重快速稳定的跟随滑轮22运动，进一步提高了防摇效果。

请参照图2和图3所示，针对每一个臂型架体20，所述吊具还包括导轨31和导向件32，其中，所述导轨31设置于臂型架体20，所述导向件32与导轨31配合并与滑轮22固定连接。所述导向件32可以选用滑块或者滚轮等。导向件32与导轨31的滚动或者滑动配合可以对滑轮22起到支撑和导向作用，减少滑轮22移动时所受到的阻力，提高滑轮22随第一伸缩装置21的伸缩端移动的平稳性。

第一伸缩装置21的类型不限，只要能够被控制沿臂型架体20的长度方向伸缩即可，可以为液压缸或弹性阻尼器或丝杠等。请参照图2和图3所示，该实施例中，第一伸缩装置21为液压缸，液压缸的活塞杆可被控制沿臂型架体20的长度方向伸缩，则滑轮22与液压缸的活塞杆端部固定连接。当第一伸缩装置21为丝杠（例如滚珠丝杠等）时，丝杠的丝杆可被控制沿臂型架体20的长度方向伸缩，则滑轮22与丝杠的丝杆端部固定连接。

在本发明技术方案中，由于吊具的每一个臂型架体20上设置有第一伸缩装置21，该第一伸缩装置21可通过防摇钢丝绳23对吊梁18和吊重进行摇摆控制运动补偿，使吊梁18相对放货平台处于目标平衡位置，因此，可有效抑制吊重在吊装过程中的摇摆，大大提高了防摇能力；另一方面，斜拉式的钢丝绳也具有被动减摇的作用，可使吊梁18和吊重快速稳定的跟随滑轮22运动，进一步提高了防摇效果。

如图3所示，所述吊具还包括转盘25、连杆26和第二伸缩装置27，其中，

所述转盘25，包括托盘29和可相对托盘29转动的齿轮转盘30，所述齿轮转盘30与箱型架体19固定连接；

所述连杆26，一端与起重机械的臂架28铰接，另一端与托盘29固定连接；

所述第二伸缩装置27，两端分别与连杆26和臂架28铰接，与臂架28和连杆26构成三角支撑（该实施例中，伸缩端的伸出方向指向连杆26）。

转盘25的齿轮转盘30被驱动时，可以带动箱型架体19相对托盘29转动，而托盘29与起重机械的臂架28连接，因此，可以通过调整转盘25使吊梁18所挂吊重与放货平台对位，从而使吊重快速、准确的落入放货平台的放货区域内(即目标位置)。第二伸缩装置27被驱动时，可以对连杆26施加阻尼作用力，当起重机械的臂架28或吊重受到外界干扰，导致吊具架17绕臂架28回转摇摆时，第二伸缩装置27可以使回转摇摆快速衰减至消除，起到了缓冲作用，从而进一步增强了防摇效果。

第二伸缩装置27可以为液压缸或弹性阻尼器，当然也可以采用丝杠等。图3所示的实施例采用液压缸作为第二伸缩装置27，结构较为简单。弹性阻尼器优选采用带弹簧的磁流变阻尼器，具有阻尼力大小可控、体积小、响应快的优点。连杆26和第二伸缩装置27的数量可以为两组，对称布置于臂架28的两侧，这样可以使得吊具架17的受力更加均衡，有利于进一步增强防摇效果。

本发明实施例所提供的吊具与现有技术相比还具有如下优势：吊具可在海洋平台起重机械或港口起重机械上安装使用，也可在其它陆地平台起重机械上使用，通用性较强；吊具与起重机械的起升钢丝绳33分开，吊具在安装时只需在臂架端加装铰接装置和支撑装置即可，安装、使用较为方便；吊具本身即为防摇执行机构，不需要通过控制臂架或小车的运动来实现减摇，一方面减小了控制力的输出，节省了能量，另一方面减小了臂架或小车的运动频率，提高了起重机械的使用寿命及安全性。

如图6所示，本发明起重机械的吊装控制方法第一实施例，应用前述实施例所述的吊具，包括以下步骤：

步骤101、获取第一检测装置所检测的吊梁相对吊具架在竖直平面内的摆角信息、第二检测装置所检测的吊具架相对惯性坐标系的姿态位移信息，以及第三检测装置所检测的放货平台相对惯性坐标系的姿态位移信息；

步骤102、根据所述吊梁的摆角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第一摇摆控制算法输出第一摇摆控制信号，控制每一个第一伸缩装置对所对应的防摇钢丝绳进行摇摆控制运动补偿，使吊梁相对放货平台处于目标平衡位置。

该实施例方法可适用于多种摇摆情况，例如，臂架与放货平台不发生干扰摇摆运动，只有吊重因风载荷等因素而产生摇摆运动的情况；臂架存在干扰摇摆运动而放货平台不发生干扰摇摆运动的情况；放货平台存在干扰摇摆运动而臂架不发生干扰摇摆运动的情况；臂架及放货平台均存在干扰摇摆运动的情况等等。

第一检测装置、第二检测装置和第三检测装置实时检测所需信息，实时输出的第一摇摆控制信号用来控制每一个第一伸缩装置对所对应的防摇钢丝绳进行摇摆控制运动补偿，这样，便可减少吊重的摇摆，使吊重处于与放货平台相对平衡的目标位置，吊具防摇能力得到大大提升。

本发明吊装控制方法第二实施例，还进一步包括：

获取第四检测装置所检测的连杆的摆角信息；

根据所述连杆的摆角信息和第二摇摆控制算法输出第二摇摆控制信号，控制第二伸缩装置对连杆施加阻尼作用力，消除吊具架相对臂架的回转摇摆。

该实施例方法可适用于臂架存在干扰摇摆运动而放货平台不发生干扰摇摆运动的情况、放货平台存在干扰摇摆运动而臂架不发生干扰摇摆运动的情况、臂架及放货平台均存在干扰摇摆运动的情况等等。第二摇摆控制信号用于控制第二伸缩装置对连杆进行摇摆控制运动补偿，调节臂架与连杆之间的夹角，使吊具架相对于臂架处于重力平衡位置，协助吊梁和吊重的调整，进一步提升了防摇效果。

本发明吊装控制方法第三实施例，还包括：

获取第五检测装置所检测的齿轮转盘的转角信息；

根据所述齿轮转盘的转角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第三摇摆控制算法输出第三摇摆控制信号，控制齿轮转盘相对托盘转动至吊梁与放货平台对位。

该实施例方法可适用于吊重与放货平台不对位的情况，例如，吊重与放货平台的放货区域呈一定夹角，需要将吊重旋转一定角度才能使吊重准确落入放货平台的放货区域。第三摇摆控制信号用于控制转盘的齿轮转盘相对托盘转动至吊梁与放货平台对位，该实施例进一步提升了起重机械吊装的准确性和吊装速度。

以上实施例中，第一摇摆控制算法、第二摇摆控制算法和第三摇摆控制算法优选为模糊PID（Proportion Integration Differentiation，比例-积分-微分，简称PID）控制算法。

如图7所示，基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种起重机械的吊装控制装置，应用前述实施例所述的吊具，包括：

获取设备10，用于获取第一检测装置所检测的吊梁相对吊具架在竖直平面内的摆角信息、第二检测装置所检测的吊具架相对惯性坐标系的姿态位移信息，以及第三检测装置所检测的放货平台相对惯性坐标系的姿态位移信息；

控制设备11，用于根据所述吊梁的摆角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第一摇摆控制算法输出第一摇摆控制信号，控制每一个第一伸缩装置对所对应的防摇钢丝绳进行摇摆控制运动补偿，使吊梁相对放货平台处于目标平衡位置。

优选的，所述获取设备10，进一步用于获取第四检测装置所检测的连杆的摆角信息；

所述控制设备11，还用于根据所述连杆的摆角信息和第二摇摆控制算法输出第二摇摆控制信号，控制第二伸缩装置对连杆施加阻尼作用力，消除吊具架相对臂架的回转摇摆。

优选的，所述获取设备10，进一步用于获取第五检测装置所检测的齿轮转盘的转角信息；

所述控制设备11，还用于根据所述齿轮转盘的转角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第三摇摆控制算法输出第三摇摆控制信号，控制齿轮转盘相对托盘转动至吊梁与放货平台对位。

本发明实施例所提供的起重机械的吊装控制装置可控制每一个第一伸缩装置对所对应的防摇钢丝绳进行摇摆控制运动补偿，大大提升吊具的防摇效果。

如图8所示，本发明实施例还提供了一种起重机械的吊装控制系统，包括：

前述任一个实施例中所述的吊具12；

第一检测装置13，用于检测吊梁相对吊具架在竖直平面内的摆角信息；

第二检测装置14，用于检测吊具架相对惯性坐标系的姿态位移信息；

第三检测装置15，用于检测放货平台相对惯性坐标系的姿态位移信息；

控制装置16，信号连接所述第一检测装置13、第二检测装置14和第三检测装置15，用于根据所述吊梁的摆角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第一摇摆控制算法输出第一摇摆控制信号，控制每一个第一伸缩装置对所对应的防摇钢丝绳进行摇摆控制运动补偿，使吊梁相对放货平台处于目标平衡位置。

如图9所示，作为一个优选实施例，该系统还包括第四检测装置34，用于检测连杆的摆角信息；

所述控制装置16，进一步信号连接所述第四检测装置34，还用于根据所述连杆的摆角信息和第二摇摆控制算法输出第二摇摆控制信号，控制第二伸缩装置对连杆施加阻尼作用力，消除吊具架相对臂架的回转摇摆。

该实施例中，吊装控制系统还可进一步包括第五检测装置35，用于检测齿轮转盘的转角信息；

所述控制装置16，进一步信号连接所述第五检测装置35，还用于根据所述齿轮转盘的转角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第三摇摆控制算法输出第三摇摆控制信号，控制齿轮转盘相对托盘转动至吊梁与放货平台对位。

本发明实施例所提供的起重机械的吊装控制系统通过第一伸缩装置对所对应的防摇钢丝绳进行摇摆控制运动补偿，大大提升吊具的防摇效果和起重机械的吊装效率。

本发明实施例还提供了一种起重机械，包括上述实施例所述的吊装控制系统，具有较高的吊装效率和吊装准确度。

结合图5所示，以下为起重机械的吊装控制方法一实施例的具体实现过程：

建立惯性坐标系X-Y-Z，建立吊具坐标系X₁-Y₁-Z₁，建立放货平台坐标系X₂-Y₂-Z₂。当与吊具吊梁相连的吊重相对于放货平台发生摇摆时，通过第一检测装置(例如激光测角仪)测得吊重的摆角信息（θ，ω），将摆角θ及摆角角速度ω在吊具架臂型架体所在的竖直平面内投影，得到相对摆角信息（θ₁₂，θ₃₄，ω₁₂，ω₃₄）。当臂架发生干扰摇摆运动时，通过第二检测装置（例如惯性测量单元）及坐标转换关系测得吊具坐标系X₁-Y₁-Z₁的姿态位移信息（x₁，y₁，z₁，θx₁，θy₁，θz₁）。当放货平台发生干扰运动时，通过第三检测装置（例如激光定位仪）测得放货平台坐标系X₂-Y₂-Z₂的姿态位移信息（x₂，y₂，z₂，θx₂，θy₂，θz₂）。此外，当连杆相对于臂架发生回转摆动时，需要通过第四检测装置（例如编码器等）测得连杆的摆角信息（θ_lg，ω_lg），当吊重相对于放货平台的目标位置不对位时，需要通过第五检测装置（例如编码器等）测得齿轮转盘的转角信息θ_zp。

第一种情况，当臂架与放货平台不发生干扰摇摆运动（即吊具坐标系的姿态位移和放货平台坐标系的姿态位移均为零）时，吊重的相对摆角仅由风载荷或吊装启动、停止过程中的加减速运动造成，此时吊具坐标系与放货平台坐标系相对于惯性坐标系静止，且放货平台上的目标位置位于吊具中心的正下方。当相对摆角及相对摆角角速度如图5所示时，第一检测装置将测得的吊重的摆角信息（θ₁₂，θ₃₄，ω₁₂，ω₃₄），第四检测装置将测得的连杆的摆角信息（θ_lg，ω_lg），以及第五检测装置将测得的齿轮转盘的转角信息θ_zp通过输入输出接口传入控制装置，控制装置对信息进行分析处理及模糊PID控制运算后，输出控制第一伸缩装置的第一摇摆控制信号分量（ΔS1_a，ΔS1_b，ΔS1_c，ΔS1_d），推动滑轮a、b及滑轮c、d沿图示方向运动，从而减小吊重摇摆，使吊重快速回到目标位置。当相对摆角及相对摆角角速度为其它情况时，根据模糊PID控制算法，可得到相应的控制信号。

第二种情况，当臂架存在干扰摇摆运动而放货平台不发生干扰摇摆运动（即吊具坐标系的姿态位移不为零，但放货平台坐标系的姿态位移为零）时，控制装置根据第二检测装置及坐标转换得到的吊具坐标系的姿态位移信息（x₁，y₁，z₁，θx₁，θy₁，θz₁），根据第四检测装置测得的连杆的摆角信息（θ_lg，ω_lg），第五检测装置测得的齿轮转盘的转角信息θ_zp和模糊PID控制算法输出控制第一伸缩装置的第一摇摆控制信号分量（ΔS2_a，ΔS2_b，ΔS2_c，ΔS2_d），推动滑轮a、b、c、d，对吊重的位移进行运动补偿，使吊重的平衡位置相对于放货平台坐标系保持不变。此时若吊重静止，则实现了防摇及定位，若吊重因风载荷及启动、停止等原因存在摇摆，则同时输出第一种情况时的第一摇摆控制信号分量（ΔS1_a，ΔS1_b，ΔS1_c，ΔS1_d），使吊重快速回到目标位置。

第三种情况，当放货平台存在干扰摇摆运动而臂架不发生干扰摇摆运动（即吊具坐标系的姿态位移为零，但放货平台坐标系的姿态位移不为零）时，控制装置根据第三检测装置测得的放货平台的姿态位移信息（x₂，y₂，z₂，θx₂，θy₂，θz₂），第四检测装置测得的连杆的摆角信息（θ_lg，ω_lg），第五检测装置测得的齿轮转盘的转角信息θ_zp和模糊PID控制算法输出控制第一伸缩装置的第一摇摆控制信号分量（ΔS3_a，ΔS3_b，ΔS3_c，ΔS3_d），推动滑轮a、b、c、d，对吊重的位移进行运动补偿，使吊重的平衡位置相对于放货平台坐标系保持不变。此时若吊重静止，则实现了防摇及定位，若吊重因风载荷及启动、停止等原因存在摇摆，则同时输出第一种情况时的第一摇摆控制信号分量（ΔS1_a，ΔS1_b，ΔS1_c，ΔS1_d），继续减小吊重摇摆，使吊重快速回到目标位置。

第四种情况，当臂架及放货平台均存在干扰摇摆运动（即吊具坐标系的姿态位移和放货平台坐标系的姿态位移均不为零）时，控制装置同时对摆角大小及摆角速度信息、吊具坐标系姿态位移信息、放货平台坐标系姿态位移信息以及连杆的摆角信息和齿轮转盘的转角信息进行模糊PID控制运算分析处理，输出第一种情况、第二种情况及第三种情况下的第一摇摆控制信号分量的叠加信号，控制第一伸缩装置，使吊重的平衡位置始终跟随放货平台的目标位置，从而减小吊重摇摆，实现快速定位。

在第一至第四种情况中，当吊具架与臂架发生相对回转摆动时，控制装置根据第四检测装置测得的连杆的摆角信息（θ_lg，ω_lg）和模糊PID控制算法输出控制第二伸缩装置的第二摇摆控制信号Δf，调整连杆在摆动过程中所受到的阻力矩，使吊具架相对于臂架的回转运动快速消除，在竖直方向上处于重力平衡位置。

在第一至第四种情况中，当吊重与目标位置不对位时，控制装置根据第二检测装置及坐标转换得到的吊具坐标系的姿态位移信息（x₁，y₁，z₁，θx₁，θy₁，θz₁），第三检测装置测得的放货平台姿态位移信息（x₂，y₂，z₂，θx₂，θy₂，θz₂）及第五检测装置测得的齿轮转盘的转角信息θ_zp和模糊PID控制算法输出控制齿轮转动的第三摇摆控制信号（Δθ_zp，Δω_zp），调整吊重与目标位置的相对姿态，使吊重与目标位置快速对位。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (21)

1.一种吊具，其特征在于，包括：吊具架(17)和吊梁(18)，所述吊具架(17)包括箱型架体(19)和从所述箱型架体(19)辐射伸出的至少三个臂型架体(20)，所述吊梁(18)位于所述箱型架体(19)的下方；

所述吊具还包括：

对应设置于每一个所述臂型架体(20)上的第一伸缩装置(21)；

滑轮(22)，与所述第一伸缩装置(21)的一端固定连接；

至少一根防摇钢丝绳(23)，所述防摇钢丝绳(23)的一端卷入固定在所述箱型架体(19)上的防摇钢丝绳卷筒(24)，另一端绕过所述滑轮(22)与吊梁(18)连接。

2.如权利要求1所述的吊具，其特征在于，所述第一伸缩装置(21)为液压缸或弹性阻尼器或丝杠。

3.如权利要求2所述的吊具，其特征在于，还包括转盘(25)、连杆(26)和第二伸缩装置(27)，其中，

所述转盘(25)，包括托盘(29)和能够相对所述托盘(29)转动的齿轮转盘(30)，所述齿轮转盘(30)与所述箱型架体(19)固定连接；

所述连杆(26)，一端与起重机械的臂架(28)铰接，另一端与所述托盘(29)固定连接；

所述第二伸缩装置(27)，两端分别与所述连杆(26)和所述臂架(28)铰接，与所述臂架(28)和所述连杆(26)构成三角支撑。

4.如权利要求3所述的吊具，其特征在于，所述第二伸缩装置(27)为液压缸或弹性阻尼器或丝杠。

5.如权利要求1所述的吊具，其特征在于，所述臂型架体(20)的数量为四个。

6.如权利要求1至5中任一项所述的吊具，其特征在于，针对每一个臂型架体(20)，所述防摇钢丝绳(23)的数量为三条。

7.如权利要求6所述的吊具，其特征在于，针对每一个臂型架体(20)，还包括导轨(31)和导向件(32)，所述导向件(32)与所述导轨(31)配合并与所述滑轮(22)连接。

8.如权利要求7所述的吊具，其特征在于，所述导向件(32)为滑块或者滚轮。

9.一种应用如权利要求1至8中任一项所述吊具的起重机械的吊装控制方法，其特征在于，包括：

获取第一检测装置所检测的吊梁相对吊具架在竖直平面内的摆角信息、第二检测装置所检测的吊具架相对惯性坐标系的姿态位移信息，以及第三检测装置所检测的放货平台相对惯性坐标系的姿态位移信息；

根据所述吊梁的摆角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第一摇摆控制算法输出第一摇摆控制信号，控制每一个第一伸缩装置对所对应的防摇钢丝绳进行摇摆控制运动补偿，使吊梁相对放货平台处于目标平衡位置。

10.如权利要求9所述的吊装控制方法，其特征在于，还包括：

获取第四检测装置所检测的连杆的摆角信息；

根据所述连杆的摆角信息和第二摇摆控制算法输出第二摇摆控制信号，控制第二伸缩装置对连杆施加阻尼作用力，消除吊具架相对臂架的回转摇摆。

11.如权利要求9所述的吊装控制方法，其特征在于，还包括：

获取第五检测装置所检测的齿轮转盘的转角信息；

根据所述齿轮转盘的转角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第三摇摆控制算法输出第三摇摆控制信号，控制齿轮转盘相对托盘转动至吊梁与放货平台对位。

12.如权利要求11所述的吊装控制方法，其特征在于，所述第一摇摆控制算法和第三摇摆控制算法为模糊PID控制算法。

13.如权利要求10所述的吊装控制方法，其特征在于，还包括：

获取第五检测装置所检测的齿轮转盘的转角信息；

根据所述齿轮转盘的转角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第三摇摆控制算法输出第三摇摆控制信号，控制齿轮转盘相对托盘转动至吊梁与放货平台对位。

14.如权利要求13所述的吊装控制方法，其特征在于，所述第一摇摆控制算法、第二摇摆控制算法和第三摇摆控制算法为模糊PID控制算法。

15.一种应用如权利要求1至8中任一项所述吊具的吊装控制起重机械的吊装控制装置，其特征在于，包括：

获取设备(10)，用于获取第一检测装置所检测的吊梁相对吊具架在竖直平面内的摆角信息、第二检测装置所检测的吊具架相对惯性坐标系的姿态位移信息，以及第三检测装置所检测的放货平台相对惯性坐标系的姿态位移信息；

控制设备(11)，用于根据所述吊梁的摆角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第一摇摆控制算法输出第一摇摆控制信号，控制每一个第一伸缩装置对所对应的防摇钢丝绳进行摇摆控制运动补偿，使吊梁相对放货平台处于目标平衡位置。

16.如权利要求15所述的吊装控制装置，其特征在于，

所述获取设备(10)，进一步用于获取第四检测装置所检测的连杆的摆角信息；

所述控制设备(11)，还用于根据所述连杆的摆角信息和第二摇摆控制算法输出第二摇摆控制信号，控制第二伸缩装置对连杆施加阻尼作用力，消除吊具架相对臂架的回转摇摆。

17.如权利要求15或16所述的吊装控制装置，其特征在于，

所述获取设备(10)，进一步用于获取第五检测装置所检测的齿轮转盘的转角信息；

所述控制设备(11)，还用于根据所述齿轮转盘的转角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第三摇摆控制算法输出第三摇摆控制信号，控制齿轮转盘相对托盘转动至吊梁与放货平台对位。

18.一种起重机械的吊装控制系统，其特征在于，包括：

如权利要求1～8任一项所述的吊具(12)；

第一检测装置(13)，用于检测吊梁相对吊具架在竖直平面内的摆角信息；

第二检测装置(14)，用于检测吊具架相对惯性坐标系的姿态位移信息；

第三检测装置(15)，用于检测放货平台相对惯性坐标系的姿态位移信息；

控制装置(16)，信号连接所述第一检测装置(13)、第二检测装置(14)和第三检测装置(15)，用于根据所述吊梁的摆角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第一摇摆控制算法输出第一摇摆控制信号，控制每一个第一伸缩装置对所对应的防摇钢丝绳进行摇摆控制运动补偿，使吊梁相对放货平台处于目标平衡位置。

19.如权利要求18所述的吊装控制系统，其特征在于，还包括第四检测装置(34)，用于检测连杆的摆角信息；

所述控制装置(16)，进一步信号连接所述第四检测装置(34)，还用于根据所述连杆的摆角信息和第二摇摆控制算法输出第二摇摆控制信号，控制第二伸缩装置对连杆施加阻尼作用力，消除吊具架相对臂架的回转摇摆。

20.如权利要求18或19所述的吊装控制系统，其特征在于，还包括第五检测装置(35)，用于检测齿轮转盘的转角信息；

所述控制装置(16)，进一步信号连接所述第五检测装置(35)，还用于根据所述齿轮转盘的转角信息、吊具架的姿态位移信息以及放货平台的姿态位移信息和第三摇摆控制算法输出第三摇摆控制信号，控制齿轮转盘相对托盘转动至吊梁与放货平台对位。

21.一种起重机械，其特征在于，包括如权利要求18～20任一项所述的吊装控制系统。