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JPH10139368A - 吊荷の振れ止め及び位置決め制御装置 - Google Patents

吊荷の振れ止め及び位置決め制御装置

Info

Publication number
JPH10139368A
JPH10139368A JP8294898A JP29489896A JPH10139368A JP H10139368 A JPH10139368 A JP H10139368A JP 8294898 A JP8294898 A JP 8294898A JP 29489896 A JP29489896 A JP 29489896A JP H10139368 A JPH10139368 A JP H10139368A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
traveling
speed
crane
detector
load
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8294898A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Toyohara
尚 豊原
Susumu Kono
進 河野
Hiromitsu Hoshina
博光 星名
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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 Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP8294898A priority Critical patent/JPH10139368A/ja
Priority to DE69730799T priority patent/DE69730799T2/de
Priority to EP97308305A priority patent/EP0841295B1/en
Priority to TW086115682A priority patent/TW379201B/zh
Priority to SG1997003930A priority patent/SG67437A1/en
Priority to KR1019970058633A priority patent/KR100237150B1/ko
Priority to MYPI97005309A priority patent/MY126395A/en
Publication of JPH10139368A publication Critical patent/JPH10139368A/ja
Priority to HK98111728A priority patent/HK1010530A1/xx
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • 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
    • 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

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造変形を持つクレーンに対しても正確な吊
荷の位置決めが可能となる吊荷の振れ止め及び位置決め
制御装置を提供するにある。 【解決手段】 ロープ5などで吊荷を吊り、2本のレー
ル1上に跨がって走行するクレーン4において、各レー
ル1上で前記クレーン4を走行させる独立した駆動装置
11,14と、各レール1上での前記クレーンの走行位
置を検出する位置検出器12,15と、各レール上での
前記クレーンの走行速度を検出する速度検出器と吊荷の
振れ変位検出装置13,16と、上記位置検出器12,
15による2個所の走行位置測定値と、速度検出器1
3,16による2個所の速度測定値と、吊荷の振れ変位
検出器17による吊荷変位測定値を入力として、2個所
の駆動装置11,14の操作指令を計算する演算手段2
1と、を備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クレーンにおい
て、吊荷の振れ止め及び位置決めを行なう振れ止め・位
置決め制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のクレーンの構造を図3に示す。図
3に示すように、地上に敷設された左右2本のレール1
上に跨がってガントリー3が走行自在に載置されると共
に各レール1上でガントリー3を走行させる独立した走
行駆動装置11,14がそれぞれ設けられている。走行
駆動装置11,14は、制御装置21に電気的に接続さ
れ、制御装置21は走行駆動装置11,14に対してそ
れぞれ操作指令を出力する。
【0003】ガントリー3上にはトロリー4が横行自在
に搭載され、このトロリー4からはロープ5が垂れてお
り吊荷6を吊り下げている。このようなクレーンにおい
て自動運転を行なう場合、吊荷6をガントリー3の走行
方向に対して正確に位置決めし、所定の位置に吊荷6を
静止させる必要がある。
【0004】このためには、ガントリー3を与えられた
目標位置に対して位置決めし、また、吊荷6に対する振
れ止め制御を同時に行わなければならない。そこで、ガ
ントリー3の走行位置、走行速度及び吊荷の振れ状態を
フィードバックしてガントリー3の駆動装置の操作量
(速度指令など)を決定する制御系が設けられている。
【0005】即ち、図3において右方のレール1上のガ
ントリー4の走行位置x1、走行速度x2をそれぞれ検
出する走行位置検出器12、走行速度検出器13が設け
られると共に吊荷6には振れ状態x5,x6を検出する
振れ運動検出器17が取り付けられている。制御装置2
1には、図4に示すように、上記検出器12,13,1
7の測定値x1,x2,x5,x6が入力され、制御装
置21における制御演算により走行駆動装置11、14
に対する操作量を決定し、制御を行なう。
【0006】制御装置21で行なう制御演算について
は、ガントリー及び吊荷を図5に示すような台車・振り
子系にモデル化し、このモデルに基づいて最適レギュレ
ータを構成することで、ガントリーの位置決め・吊荷の
振れ止め制御系を実現できることが知られている(参考
文献「メカニカルシステム制御」6・2節、古田勝久他
著、オーム社)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年クレーンは大型化
する傾向にあり、このため、ガントリー3の構造変形に
伴う右側走行位置と、左側走行位置のずれが大きくなる
場合がある。一方、自動運転における位置決め精度に対
する要求は厳しくなっており、このような左右の走行位
置ずれが位置決め精度に及ぼす影響が無視できなくなっ
ている。
【0008】従来の制御系では、左右の駆動系を同一の
指令で駆動するため、左右の走行位置のずれをゼロにす
ることができない。このため、吊荷6の位置決め精度が
低下し、最悪の場合必要な位置決め精度が満足できない
という重大な問題を有するものであった。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような実状に鑑み、
本発明においては、2本のレール上に跨がって走行する
クレーンの左右それぞれの走行位置、走行速度を検出す
る走行位置検出器、走行速度検出器及び左右で独立した
駆動装置を有し、上記検出器からの測定値を入力として
左右それぞれの駆動装置の操作量を決定する演算手段を
持つ位置決め・振れ止め制御系を提案する。
【0010】〔作用〕このように、2本のレール上に跨
がって走行するクレーンの左右それぞれの走行位置、走
行速度を検出する走行位置検出器、走行速度検出器及び
左右で独立した駆動装置を有し、上記検出器からの測定
値を入力として左右それぞれの駆動装置の操作量を決定
するように制御系を構成したので、左右それぞれの走行
位置決めと、吊荷の振れ止めを同時に行なうことができ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例に係る吊
荷の振れ止め及び位置決め制御装置を図1、図2に示
す。図1は本実施例のクレーン及び制御系の全体構成を
表す概略図、図2は本実施例による制御装置装置のブロ
ック図である。尚、前述した実施例と同一部分には同一
符号を付して説明を省略する。
【0012】図1に示すように、本実施例の吊荷の振れ
止め・位置決め装置においては、図1において右側のレ
ール1上のガントリー4の走行位置x1、走行速度x2
を検出する右側走行位置検出器12、右側走行速度検出
器13が装備されるだけではなく、更に、これらに加え
て、図において左側のレール1上のガントリー4の走行
位置x3、走行速度x4を検出する左側走行位置検出器
15、左側走行速度検出器16が装備されている。
【0013】また、吊荷6上には吊荷運動状態量x5,
x6を検出するために、加速度計などを使用して吊荷6
の走行方向の振れ変位及び振れ速度を検出する振れ運動
検出器17を装着している。制御装置21は各検出器1
2、13、15、16、17から各検出信号x1,x
2,x3,x4,x5,x6が入力され、入力された運
動状態量、即ち、左右の走行位置、走行速度及び吊荷の
振れ変位、振れ速度をゼロに戻すために必要な最適操作
量を演算し、その制御指令信号を左右の走行駆動装置1
1、14に出力するものである。
【0014】この制御装置21は、図2に示すように制
御装置内に予め別に計算して設定された振れ止め最適ゲ
インKに基づき、各検出器12、13、15、16、1
7から入力される左右の走行位置、走行速度、吊荷6の
振れ変位、振れ速度に応じて最適操作量を演算し、左右
の走行駆動装置11、14による振れ止め・位置決め最
適制御を実行する制御演算部22を有している。
【0015】上述した実施例に係る吊荷の振れ止め及び
位置決め制御装置では、次のような具体的処理(1)〜
(3)により、振れ止め・位置決め最適制御を実行す
る。 (1)まず、各検出器12、13、15、16、17は
左右駆動装置の走行位置、走行速度、吊荷6の運動状態
量を検出し制御装置21に出力する。 (2)次に、これらの運動状態量から最適制御部22に
おいて、下記〔数1〕による振れ止め最適制御の演算に
て左右それぞれの駆動装置11、14の速度指令u1、
u2を計算する。
【0016】
【数1】
【0017】なお、uは以下に示す操作量ベクトルであ
り、u1は右側駆動装置11の速度指令、u2は左側駆
動装置14の速度指令である。即ち、下記〔数2〕とな
る。
【0018】
【数2】
【0019】また、xは以下に示す状態量ベクトルであ
り、各要素は左から順番に、右側走行位置x1と走行速
度x2、左側走行位置x3と走行速度x4、吊荷の振れ
変位x5と振れ速度x6である。即ち、下記〔数3〕と
なる。
【0020】
【数3】
【0021】さらに、Kは以下に示す2行6列の定数マ
トリックスてある。
【0022】
【数4】
【0023】ここで、上述の定数マトリックスKは以下
の手順で決めた最適ゲインである。 (a)左右の走行駆動装置11、14、ガントリー3、
ロープ5、吊荷6について立てた運動方程式より、下記
〔数5〕の状態方程式を導出する。この状態方程式は吊
荷6の振動をバネ・マス系として線形微分方程式として
表したものである。u、xはそれぞれ上述の操作量べク
トル、状態量ベクトルであり、Aは6行6列の遷移行
列、Bは6行2列の駆動行列である。
【0024】
【数5】
【0025】(b)上述した〔数5〕の状態方程式に対
して、下記〔数6〕の評価関数Jを最小化する〔数7〕
の最適ゲインKを求める。なお、Q、Rはそれぞれ6行
6列、2行2列の重み行列である。
【0026】
【数6】
【0027】
【数7】
【0028】このように評価関数Jを最小化すること
で、できるだけ小さな操作量uで状態量のすべての要素
を速やかにゼロにする最適ゲインKを求めたことにな
る。
【0029】(3)そして、最適制御部22は上述の演
算により求めた最適ゲインKを基に、各検出器12、1
3、15、16、17による運動状態量及び運転状態に
応じた最適操作量を求め、この最適操作量を左右の駆動
装置11、14の制御指令信号として出力し、これらを
駆動することで左右走行位置の位置決めと、吊荷6の振
れ止めの最適制御を実行する。このような最適制御によ
り、左右それぞれの走行位置の偏差がゼロで、かつ吊荷
の振れ止めを実現することができ、高精度な吊荷の位置
決めが可能となる。
【0030】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、2本のレール上に跨がって走行す
るクレーンの左右それぞれの走行位置、走行速度を検出
する走行位置検出器、走行速度検出器及び左右独立した
駆動系を有し、それぞれの駆動装置の操作量を最適レギ
ュレータにより演算するようにしたので、構造変形を持
つクレーンに対しても正確な吊荷の位置決めが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における振れ止め制御装置の
全体構成を表す概略図である。
【図2】本発明の実施例における振れ止め制御装置のブ
ロック図である。
【図3】従来の振れ止め制御装置の全体構成を表す概略
図である。
【図4】従来の振れ止め制御装置のブロック図である。
【図5】ガントリーと吊荷のモデルを表す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 レール 3 ガントリー 4 トロリー 5 ロープ 6 吊荷 11,14 走行駆動装置 12,15 走行位置検出装置 13,16 走行速度検出装置 17 吊荷振巾検出器 21 制御装置 22 制御演算部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロープなどで吊荷を吊り、2本のレール
    上に跨がって走行するクレーンにおいて、各レール上で
    前記クレーンを走行させる独立した駆動装置と、各レー
    ル上での前記クレーンの走行位置を検出する位置検出器
    と、各レール上での前記クレーンの走行速度を検出する
    速度検出器と吊荷の振れ変位検出装置と、上記位置検出
    器による2個所の走行位置測定値と、速度検出器による
    2個所の速度測定値と、吊荷の振れ変位検出器による吊
    荷変位測定値を入力として、2個所の駆動装置の操作指
    令を計算する演算手段と、を備えることを特徴とする吊
    荷の振れ止め及び位置決め制御装置。
  2. 【請求項2】 前記演算手段は、予め別に計算して設定
    された振れ止め最適ゲインに基づき、前記検出器から入
    力される左右の走行位置、走行速度、吊荷の振れ変位、
    振れ速度に応じて最適操作量を演算し、前記駆動装置に
    よる振れ止め・位置決め最適制御を実行することを特徴
    とする請求項1記載の吊荷の振れ止め及び位置決め制御
    装置。
JP8294898A 1996-11-07 1996-11-07 吊荷の振れ止め及び位置決め制御装置 Withdrawn JPH10139368A (ja)

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SG1997003930A SG67437A1 (en) 1996-11-07 1997-10-31 Suspended load steadying/positioning control device
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SG (1) SG67437A1 (ja)
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