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专利号: 2024114962246
申请人: 山东鲁班机械科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种智能防摇摆起重机械控制系统,其特征在于:包括数据处理单元(1)、算法控制单元(2)、安全交互平台(3)、调试与优化单元(4)和分段控制单元(5);

所述数据处理单元(1)用于获取起重机械的数据,对收集的数据进行处理和传输;

所述数据处理单元(1)包括数据采集模块(11)和校准分析模块(12),所述数据采集模块(11)用于实时采集与起重机组合使用的多个传感器数据,并进行滤波和校准;

所述校准分析模块(12)用于对角度、加速度和位置数据进行分析,计算负载的摆动幅度和频率;

所述算法控制单元(2)用于通过模糊控制算法,构建防摇摆控制模型,根据负载的摆动情况和起重机的运动状态,计算对应的控制信号,控制起重机的电机和制动器;

所述安全交互平台(3)用于获取当前起重机的状态信息、传感器数据和控制参数,识别操作人员的控制指令和控制参数的调整;

所述调试与优化单元(4)用于对系统相关设备进行校准和参数调整,完成设备调试,通过获取的测试结果,对系统优化改进;

所述调试与优化单元(4)包括设备校准模块(41)、参数调整模块(42)、性能测试模块(43)和优化更新模块(44);

所述设备校准模块(41)用于获取当前传感器的工作参数,将当前参数与预定参数进行比对,对多个传感器依次校准;

所述参数调整模块(42)用于调整控制算法的各项参数;

所述性能测试模块(43)用于对系统的负载摇摆幅度、响应施加和控制精度进行测试,根据测试结果评估系统性能,输出评估结果;

所述优化更新模块(44)用于获取性能测试模块(43)的评估结果,对系统进行优化改进,修正误差参数,并将优化后的数据同步到分段控制单元(5)中;

所述分段控制单元(5)用于根据当前起重机的运行状态,划分起重机的使用阶段,针对不同阶段驱动不同的设备运作;

所述分段控制单元(5)包括起升控制模块(51)、运行控制模块(52)和停止控制模块(53),所述起升控制模块(51)用于控制电机的加速度和速度,根据获取负载的重量和起升高度,自动调整起升速度;

所述运行控制模块(52)用于实时监测负载的摆动状况,采用预测控制算法,根据获取的起重机运动轨迹和负载的摆动趋势,调整电机的速度和方向;

所述停止控制模块(53)用于在停止阶段,控制制动器的制动力,对起重机进行逐步减速,直至起重机平稳停止;

所述起重机包括底座(71)、机架组件(72)和吊臂(73),所述机架组件(72)和吊臂(73)之间安装有拉杆(7),所述吊臂(73)一侧固定连接有安装板(734),所述安装板(734)一侧固定连接有角度传感器(735)和加速度传感器(739),所述角度传感器(735)和加速度传感器(739)一侧搭接有防护板(731),所述防护板(731)一侧转动连接有缓冲辊(736),所述缓冲辊(736)一侧搭接有加固架(733),所述加固架(733)一侧与防护板(731)固定连接,所述吊臂(73)一端通过滑轮和钢丝连接有吊具(6),所述吊具(6)一侧固定连接有位置传感器一(61),所述吊臂(73)一端与机架组件(72)铰接,所述机架组件(72)一侧固定连接有位置传感器二(721),且所述位置传感器二(721)底部与底座(71)转动连接。

2.根据权利要求1所述的智能防摇摆起重机械控制系统,其特征在于:所述安全交互平台(3)包括人机交互模块(31)和安全监控模块(32),所述人机交互模块(31)用于获取和识别操作人员输入的控制指令和调整参数;

所述安全监控模块(32)用于对起重机和系统的运行数据实时监控,建立安全保护机制,在起重机和系统运行异常时及时停止工作并快速报警。

3.根据权利要求1所述的智能防摇摆起重机械控制系统,其特征在于:在构建防摇摆控制模型时,还包括以下内容:S1、确定输入输出变量:将负载摆动角度和负载摆动角速度作为输入变量,将起重机的控制信号作为输出变量;

S2、数据模糊化处理:将输入输出变量的精确值转化为模糊语言变量,使用隶属函数实现模糊化处理;

S3、建立模糊规则库与模糊推理:建立模糊控制规则,根据规则构建模块规则库,根据输入变量的模糊值和模糊规则库,使用模糊推理方法得出输出变量的模糊值;

S4、解模糊化:将模糊推理得到的输出模糊值转化为精准的控制信号值,相关计算公式如下:;

式中,是解模糊化后的精确值, 是输出模糊集合中第i个元素的隶属度值,是

对应的输出值。

4.根据权利要求1所述的智能防摇摆起重机械控制系统,其特征在于:所述防护板(731)一侧固定连接有导向板(738),所述导向板(738)与安装板(734)之间滑动连接,所述安装板(734)一侧固定连接有缓冲杆(737),所述缓冲杆(737)一端与防护板(731)固定连接。

5.根据权利要求1所述的智能防摇摆起重机械控制系统,其特征在于:所述拉杆(7)的两端均铰接有连接件(732),其中一个所述连接件(732)与吊臂(73)固定连接,另一个所述连接件(732)一侧与机架组件(72)固定连接,所述机架组件(72)一侧固定连接有控制箱(91),所述控制箱(91)顶部固定连接有驱动机构(9),所述驱动机构(9)的输出轴一端固定连接有收卷架(722),所述收卷架(722)与机架组件(72)之间转动连接。

6.根据权利要求5所述的智能防摇摆起重机械控制系统,其特征在于:所述机架组件(72)一侧设置有制动辅助机构(8),所述制动辅助机构(8)包括辅助板(81)、限位板(82)和加固板(84),所述辅助板(81)一侧与机架组件(72)固定连接,所述辅助板(81)一侧与限位板(82)滑动连接,所述限位板(82)一侧固定连接有气动手指(83)的夹爪,所述气动手指(83)嵌合在加固板(84)内,所述加固板(84)一侧与机架组件(72)固定连接。