Способ управления подъемным краном

Способ управления подъемным краном

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к подъемным кранам, в частности, к использованию результатов измерения угла отклонения троса для управления подъемным краном.

Уровень техники

Подъемные краны представляют собой устройства, предназначенные для переноса грузов, как на открытом воздухе, так и в закрытых помещениях. На производственных предприятиях подъемный кран, как правило, представляет собой мостовой кран, установленный с возможностью движения вдоль рельсов посредством моста, движущегося в направлении указанных рельсов, причем на указанных рельсах установлена одна или несколько тележек, перемещающихся вдоль моста в направлении, по существу перпендикулярном направлению рельсов. При этом указанные тележки оснащены одним или несколькими тросами или соответствующими подъемными средствами, например, ремнями и цепями. В идеале каждый трос расположен вертикально или почти вертикально так, что груз находится непосредственно под тележкой. На практике же бывает, что тросы отклоняются от вертикали, в результате чего возникает необходимость в определении фактического угла отклонения троса, то есть, в определении того, насколько трос отклонился от вертикали.

Из уровня техники известно несколько способов определения угла отклонения груза. Как правило, в таких способах угол отклонения измеряют в направлении вверх, то есть, от подъемного элемента, например, крюка в направлении тележки. В частности, в публикации JP 9-156878 раскрыто техническое решение, согласно которому на тросовую подвеску крана рядом с крюком или другим подъемным средством устанавливают волоконно-оптический гироскоп для измерения угла отклонения подвешенного груза. В публикации DE 10008235 раскрыто техническое решение, согласно которому для измерения угла отклонения груза используют акселерометры, установленные на крюк, при этом выходной сигнал акселерометра умножают на величину поправки, соответствующую обратной величине земного ускорения. В техническом решении, известном из публикации DE 4238795, крюк может быть оснащен группой из трех акселерометров, или гироскопом или инклинометром при условии, что гироскопы и инклинометры имеют соответствующую точность для определения угла отклонения. В статье «Управление контейнерными кранами с защитой от раскачивания: инклинометр, устройство наблюдения и обратная связь по состоянию» («Anti-Sway Control of Container Cranes: Inclinometer, Observer and State Feedback)), Yong-Seok Kim, Keum Shik Hong, Seung-Ki Sul, International Journal of Control, Automation and Systems, vol.2, no.4, pp.435-449, December) предложено вместо системы технического зрения использовать для определения угла раскачивания инклинометр, закрепленный на головном блоке крана. Недостаток соединения датчика, расположенного на крюке, с контроллером, предусмотренным на кране, заключается в том, что требуется либо длинная проводка, которая легко запутывается, либо беспроводной передатчик в указанном датчике и соответствующий приемник в указанном контроллере, при этом проблематичной также является подача питания на датчик. Другой недостаток состоит в том, что датчик, расположенный рядом с крюком, довольно чувствителен к внешним ударам, например, случайному столкновению с грузом, которое может произойти во время крепления груза к крюку.

В документе WO 2009/138329 раскрыто техническое решение, которое позволяет устранить вышеуказанные недостатки, поскольку измерение выполняют в направлении вниз. В данном случае, в процессе перемещения груза, посредством группы акселерометров, расположенных на тросе в той его части, которая является неподвижной, или в месте жесткой заделки троса, вычисляют величину смещения захватного элемента груза относительно соответствующей оси (x, y, z) прямоугольной системы координат на основании угла отклонения троса и положения крюка относительно оси Ζ. Смещение крюка подъемного механизма по трем осям прямоугольной системы координат раскрыто в документе WO 2009/138329, причем подобное смещение является существенным отличительным признаком описанного в данном документе способа. Проблема технического решения, известного из документа WO 2009/138329, заключается в том, что оно не учитывает тот факт, что в случае, когда угол отклонения троса измеряют рядом с местом жесткой заделки троса, ускорение или торможение крана приводит к появлению ошибки в измеренном угле отклонения троса.

Раскрытие изобретения

Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ и устройство для осуществления указанного способа, обеспечивающие усовершенствованное техническое решение. Указанная задача настоящего изобретения решена посредством подъемного крана, способа, комплекта и компьютерного программного продукта, которые характеризуются признаками, изложенными в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы.

В основе настоящего изобретения лежит измерение угла отклонения троса посредством датчика угла наклона, расположенного на тележке или рядом с тележкой, корректировка полученной таким образом информации обратной связи по углу отклонения троса путем компенсации ошибки, вызванной изменением скорости, и выдача управляющей информации, например, инструкций по перемещению крана, путем использования указанной скорректированной информации обратной связи по углу отклонения троса.

Преимущество, обеспечиваемое указанной компенсацией, заключается в том, что удается исправить ошибку, вызванную, например, ускорением, что позволяет исключить вероятность получения ошибочной информации по углу, и, соответственно, ошибочной управляющей информации. Другими словами, скорректированная информация обратной связи по углу отклонения троса обеспечивает получение информации о действительном угле отклонения троса в реальном времени с достаточной точностью, даже при изменении скорости крана. Таким образом, управление краном всегда основано на корректной информации, поступающей в реальном времени.

Краткое описание чертежей

Далее варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее.

На фиг. 1А, 1В, 1С упрощенно показана система крана согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 1D показан пример исполнения поворотного стержня.

На фиг. 2А, 2В, 2С, 2D и 2Е представлены структурные схемы, иллюстрирующие различные варианты осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 проиллюстрировано, как изменения скорости крана влияют на точность измерения угла.

На фиг. 4 и 5 представлены блок-схемы, иллюстрирующие различные варианты осуществления предлагаемого способа управления.

На фиг. 6, 7 и 8 представлены структурные схемы, иллюстрирующие модифицированные варианты осуществления предлагаемого способа управления с фиг. 5.

На фиг. 9, 10, 11, 12, 13 и 14 показаны блок-схемы, иллюстрирующие различные варианты осуществления предлагаемого способа управления.

На фиг. 15А и 15В проиллюстрированы экспериментальные результаты, а на фиг. 15С проиллюстрирован результат моделирования.

На фиг. 16 проиллюстрирован еще один вариант осуществления предлагаемого способа управления.

На фиг. 17А и 17В показано устройство для вычисления длины троса.

Осуществление изобретения

Описанные ниже варианты осуществления настоящего изобретения являются примерами. Несмотря на то, что в нескольких местах описание содержит понятие «любой», «один» или «некоторый» вариант (или варианты) осуществления, это необязательно означает, что каждое такое понятие относится к одному и тому же варианту (или вариантам), или что рассматриваемый признак применим только к одному варианту осуществления настоящего изобретения. Отдельные признаки разных вариантов осуществления настоящего изобретения могут также быть скомбинированы для получения других вариантов осуществления настоящего изобретения.

Настоящее изобретение применимо к любому крану или системе крана, в которой для подъема груза использован трос или тросы или соответствующие средства, при этом трос установлен на подвижном устройстве, выполненном с возможностью движения по меньшей мере вдоль одной оси. В приведенном ниже описании рассмотрены различные варианты осуществления настоящего изобретения, в которых в качестве примера использован мостовой подъемный кран, однако, такие варианты осуществления не ограничены указанным типом крана. К другим примерам относятся стандартные краны и краны большой грузоподъемности, например, козловые краны, башенные краны, краны с поворотной стрелой, контейнерные краны-перегружатели, краны буровых платформ, краны с несколькими подъемными механизмами (краны, в которых предусмотрена тележка с несколькими крюками и/или краны с более чем одной тележкой), и прочее.

На фиг. 1А, 1В и 1С упрощенно показан пример электрического мостового крана, при этом изображены только некоторые элементы и функциональные узлы крана. Соединения, изображенные на фиг. 1А, 1В и 1С, являются логическими соединениями, при этом реальные физические соединения могут быть различными. Специалисту в данной области техники должно быть очевидным, что кран также содержит другие элементы и функциональные узлы. Однако, они не имеют отношения к настоящему изобретению, поэтому нет необходимости в их подробном рассмотрении. В частности, дополнительно к известным из уровня техники средствам предлагаемый кран также содержит средства для реализации функции управления, описанной применительно к одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Кроме того, кран может содержать отдельные средства для каждой отдельной функции, или же средства могут быть выполнены с возможностью выполнения одной или нескольких функций, и даже с возможностью комбинирования функций различных вариантов осуществления настоящего изобретения. Другими словами, кран выполнен с возможностью реализации одной или нескольких функций управления, которые будут рассмотрены ниже применительно к одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, при этом он может быть выполнен с возможностью реализации функций из других вариантов осуществления настоящего изобретения.

Согласно фиг. 1А и 1В, кран 100 содержит тележку 120, установленную с возможностью движения вдоль моста 130. Как показано на фиг. 1А, тележка 120 содержит контроллер 101 и вычислитель 102, причем контроллер 101 предназначен для управления движением тележки 120 и движением моста вдоль рельсов (на фиг. 1 не показаны), а вычислитель предназначен для обработки информации обратной связи по углу отклонения троса и для передачи результата обработки в контроллер 101. Следует понимать, что вычислитель 102 можно также использовать для других целей, при этом вычислитель 102 может принимать входные сигналы от контроллера 101. В примере, изображенном на фиг. 1В, контроллер и вычислитель объединены в одно устройство 103. Следует понимать, что может быть предусмотрен отдельный контроллер и/или отдельный вычислитель для тележки и для моста, причем контроллер и вычислитель могут быть объединены в одно устройство, при этом контроллер и/или вычислитель могут быть расположены в любом другом месте, например, в шкафу электрооборудования на мосту, при этом отдельный контроллер тележки может быть расположен на мосту, и наоборот. Функции вычислителя и контроллера будут подробно рассмотрены ниже.

Подъемный трос 140 закреплен на тележке в точке крепления троса. Подъемный трос может представлять собой любое средство, именуемое в стандартах «грузоподъемным средством», обеспечивающим возможность поднятия грузов. В качестве примеров такого средства можно привести проволочный трос, ленту, цепь, канат, плоский ремень, имеющий параллельные стальные проволоки, связанные или скрепленные резиновой матрицей, и прочее. Используемый в описании термин «трос» охватывает все грузоподъемные средства. Трос 140 на своем свободном конце имеет крюк 141 или соответствующее захватное средство, обеспечивающее возможность переноса груза 142. На фиг. 1А крюк показан в виде черной точки 141, при этом груз отсутствует. На фиг. 1В также изображен груз 142.

Кран также содержит датчик 150 угла наклона, в примере, приведенном на фиг. 1А, установленный непосредственно в месте крепления троса, причем указанное место крепления троса представляет собой точку, в которой к концу троса приложено давление, создаваемое одним или несколькими клиновыми анкерами, и которая автоматически располагается по линии наклона троса. Следует понимать, что датчик угла наклона может быть установлен в любой точке, которая при изменении угла отклонения торса, наклоняется соответствующим образом. В других примерах указанный датчик может быть установлен непосредственно на тросе, как показано на фиг. 1В, предпочтительно на конце троса, закрепленном на тележке, рядом с местом крепления троса или на крепежном элементе троса, например, на опоре тросового барабана, или рядом с концом троса в точке, которая не намотана на барабан, или же, если трос не является неподвижным, то есть, имеет возможность сматываться у своего крепежного конца - на конструкции типа втулки, окружающей трос, при этом указанная конструкция типа втулки повторяет движение троса относительно направления движения тележки и/или моста и прикреплена к неподвижной части, например тележке или мосту крана. Использование конструкции типа втулки обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что при принятии решения о том, где разместить датчик угла наклона, не нужно принимать во внимание движение самого троса, поскольку конструкция типа втулки и датчик угла наклона сохраняют свои положения, в то время как трос, проходя через втулку, наматывается на барабан или сматывается с барабана. Датчик 150 угла наклона измеряет угол θ (то есть в рассматриваемом примере - угол отклонения троса от вертикали) и посылает информацию обратной связи по углу отклонения троса в вычислитель 102 для обработки. Как можно видеть, информацию обратной связи по углу отклонения троса получают путем измерения в направлении крюка.

Система, изображенная на фиг. 1С, отличается от системы, представленной на фиг. 1А и 1В, тем, что помимо датчика 150 угла наклона, троса 140, крюка 141, барабана 104, тележки 120, установленной с возможностью движения вдоль моста, контроллера и вычислителя (изображенных на фиг. 1С в виде единого устройства 103) кран 100 также содержит датчик 160 искажения угла, установленный на одной стороне тележки для измерения с тележки величины искажения угла. Датчик 160 искажения угла измеряет ошибку, вызванную изменением скорости (при разгоне/торможении) тележки и/или моста и влияющую на результат измерения угла, когда в качестве датчиков угла наклона используют акселерометры и инклинометры. Датчик 160 искажения предпочтительно аналогичен датчику 150 угла наклона, то есть представляет собой акселерометр или инклинометр. Хотя здесь и далее предполагается, что датчик 160 искажения угла установлен на тележке, следует понимать, что датчик 160 искажения угла может быть также установлен и на мосту.

В зависимости от варианта осуществления настоящего изобретения и/или цели, с которой используют результаты измерения угла, датчик угла наклона выполнен с возможностью выдачи информации по углу θ отклонения троса относительно только направления движения тележки, относительно только направления движения моста, или относительно направлений движения и тележки, и моста.

Следует понимать, что угол, показанный на фиг. 1А, изображен упрощенно и что фактический измеренный угол может зависеть от запасовки троса и/или косвенно от высоты, на которой расположен крюк. Таким образом, информация по углу θ отклонения троса указывает на то, насколько угол отклонения троса отличается от угла, при котором груз находится непосредственно под тележкой и/или мостом. В дальнейшем указанный угол обозначен как «искомый угол». Груз расположен непосредственно под тележкой и/или мостом, когда центр тяжести груза находится непосредственно под точкой приложения подъемной силы крана. Точка приложения подъемной силы зависит, например, от запасовки троса, причем обычно указанная точка не является фиксированной. Точкой приложения подъемной силы может быть середина тележки и/или моста, но, как известно специалистам в данной области техники, это может быть и какая-то иная точка. В варианте осуществления изобретения, согласно которому для подъема груза используют две или несколько тележек, как показано на фиг. 8, груз считается расположенным непосредственно под тележкой, когда угол отклонения троса равен искомому углу в направлении движения тележки.

Далее будут рассмотрены различные варианты осуществления настоящего изобретения, в которых в качестве датчика угла наклона использован инклинометр. Преимущество такого признака заключается в том, что установку инклинометра на закрепленном конце троса можно осуществить без особых затруднений в кранах различных типов, причем сам инклинометр отличается надежностью и низкой стоимостью. Кроме того, инклинометр не чувствителен к воздействию окружающей среды и к изменениям окружающей среды. К примеру, камера чувствительна к изменениям окружающей среды, таким как дождь, снег, влажность, туман, условия освещения и прочее. Кроме того, использование инклинометра, обладающего способностью различать два направления (моста и тележки), обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что информацию получают посредством одного единственного датчика, причем отпадает необходимость использовать отдельный датчик для каждого направления. Однако, следует понимать, что для определения угла могут быть использованы и другие датчики, такие как акселерометры и/или гироскопы.

Кроме того, датчик угла наклона может быть выполнен в виде шарнирно-соединенного стержня (поворотного стержня) 151, пример которого представлен на фиг. 1D. Обойма 59 шарнира 51, которая делит стержень на две части, установлена на тележке и прикреплена к тросу 140 посредством направляющих 56. Пара направляющих 56 обеспечивает эффект конструкции типа втулки, окружающей трос 140. Преимущество такой компоновки состоит в том, что трос 140 проходит сквозь указанную конструкцию типа втулки, причем указанная конструкция может быть установлена под тросовым барабаном. Шарнир предпочтительно имеет шарообразную форму, так что имеет подвижность в направлениях x и y. Стержень 151 направлен вниз и установлен таким образом, что его верхний конец 53 опирается, например, на датчики силы. Датчики 57, 58 силы обнаруживают движение верхнего конца 53, в частности острия 54 на указанном верхнем конце, по осям x и y, тем самым, обеспечивая средства для определения угла отклонения троса. Следует понимать, что вместо датчиков силы или дополнительно к датчикам силы могут быть использованы датчики других типов, обнаруживающие движение верхнего конца стержня. Примером такого датчика является датчик перемещения. Другим примером такого датчика является электрооптический датчик, содержащий электрическое/оптическое устройство, например, лазер, на острие 54. В указанном устройстве световой луч направлен вверх на поверхность, подвергающуюся сканированию для считывания x- и y-координат, причем на основе указанных координат вычисляют угол отклонения троса. Поверхность, подвергающаяся сканированию, может представлять собой, например, плоскость или полусферу. Указанное устройство предпочтительно закрыто кожухом, защищающим устройство от пыли и других источников света. Кожух сам по себе может обеспечивать поверхность, подвергаемую сканированию, например, наверху измерительного устройства. Точка, в которой расположен шарнир 51, делит стержень на верхний конец 53 и нижний конец 55, тем самым, создавая механический коэффициент усиления. Механический коэффициент усиления можно выбирать, задавая точку расположения шарнира 51 относительно длин верхнего конца 53 и нижнего конца 55. Другими словами, обнаружение направления движения стержня можно усилить путем расположения точки шарнира/поворота несколько ниже по стержню. Положение указанной точки можно выбирать произвольно, при этом фактическая величина «несколько ниже» зависит от типа датчиков перемещения. Если длина стержня составляет приблизительно 300-500 мм, то указанная точка может быть расположена, например, так что ¹/₄ длины находится выше указанной точки, а остальные ³/₄ - ниже указанной точки. Следует понимать, что длина верхнего конца 53 может быть равна нулю, то есть вся длина стержня 151 может быть равна длине нижнего конца 55 плюс диаметр шарнира.

В приведенных примерах предполагается, что вычислитель и/или контроллер выполняют функцию управления краном либо сами по себе, либо посредством одного или нескольких дополнительных устройств, описанных в одном из примеров. Кран может содержать различные интерфейсные устройства, такие как дисплеи, приемники и передатчики. Каждое из таких устройств может представлять собой отдельное устройство или может быть встроено в другое устройство, или же устройства могут быть объединены друг с другом.

Вычислитель и/или контроллер, или соответствующее устройство/схема/блок/система могут быть реализованы различными способами. Например, вычислитель и/или контроллер могут быть реализованы аппаратными средствами (одно или несколько устройств/схем/блоков), программно-аппаратными средствами (одно или несколько устройств/схем/блоков), и программными средствами (один или несколько модулей), или же путем сочетания указанных средств. Что касается программно-аппаратных и программных средств, то реализация возможна посредством блоков/модулей (например, процедур, функций и прочее), которые выполняют функции, рассмотренные в настоящем описании.

Вычислитель и/или контроллер могут быть выполнены в виде компьютера или процессора, например, как однокристальный компьютер, или как компьютер на чипсете, или микроконтроллер, содержащий по меньшей мере накопитель для обеспечения области хранения информации, используемой в арифметических операциях, и процессор для выполнения арифметических операций, или как программируемый логический контроллер, или частотный преобразователь. Вычислитель и/или контроллер могут содержать один или несколько процессоров, специализированных интегральных микросхем (ASIC), цифровых сигнальных процессоров (DSP), устройств цифровой обработки сигнала (DSPD), программируемых логических устройств (PLD), программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA) и/или других аппаратных компонентов, которые были запрограммированы для выполнения одной или нескольких функций одного или нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения. В любом варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрена компьютерная программа, реализованная в считываемой клиентом среде распространения/хранения информации, или блоке (или блоках) памяти или в изделии (или изделиях) производства, содержащем программные инструкции, исполняемые одним или несколькими микропроцессорами/компьютерами, причем указанные инструкции при загрузке в устройство (аппарат), образуют вычислитель и/или контроллер. Программы, также называемые программным продуктом и включающие в себя системные программы, программные фрагменты, образующие «библиотеки программ», апплеты и макросы, могут храниться в любой среде, причем их можно загружать в устройство. Среда хранения данных или блок памяти могут быть реализованы внутри микроконтроллера/процессора/компьютера или за пределами процессора/компьютера, причем в этом случае среда хранения данных или блок памяти может быть связан с микроконтроллером/процессором/компьютером по каналу обмена данными с применением средств, известных в данной области техники.

Указанный накопитель может быть энергозависимым и/или энергонезависимым, например, типа EEPROM, ROM, PROM, RAM, DRAM, SRAM, флэш-памяти, программируемой логики, полевых транзисторов с двойным плавающим затвором и прочее. Как правило, указанный накопитель хранит информацию, данные, или иное, о чем будет сказано ниже. Кроме того, указанный накопитель может хранить компьютерный программный код, например, программные приложения (для блока редактирования или блока распечатки данных), или операционные системы, информацию, данные, текстовое наполнение и прочее для выполнения процессором операций, связанных с работой узловой точки доступа и/или пользовательского оборудования в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Указанный накопитель может представлять собой, например, оперативную память, жесткий диск, другую неизменяемую память для хранения информации, или запоминающее устройство, или комбинацию перечисленных устройств. Кроме того, указанный накопитель или его часть может представлять собой съемный накопитель, соединенный с возможностью съема с узловой точкой доступа и/или пользовательским оборудованием.

Один из вариантов осуществления настоящего изобретения предусматривает наличие комплекта, который является сменным, то есть комплект, дополнительно к устройствам и оборудованию, устанавливаемому на кране при его изготовлении, может представлять собой ремонтный комплект. Ремонтный комплект может быть установлен, например, во время технического обслуживания или работ по реконструкции крана для его усовершенствования так, чтобы обеспечить наличие у крана развитых логических функций, улучшающих характеристики крана. Простой крана, вызванный работами по модернизации, незначителен, особенно, если модернизацию выполняют во время технического обслуживания. Указанный комплект содержит датчик угла наклона, предназначенный для установки в надлежащем месте на кране, причем указанное место обеспечивает возможность выполнения измерения угла отклонения троса в направлении вниз, о чем говорилось ранее. Кроме того, указанный комплект содержит вычислитель и контроллер, например, в виде предварительно запрограммированного частотного преобразователя, входное интерфейсное устройство для приема результатов измерения угла от датчика угла наклона, и выходное интерфейсное устройство для передачи инструкций, то есть управляющей информации на кран, в частности, на механизм крана. В рамках настоящего изобретения термин «механизм крана» охватывает любой блок/модуль/узел, на который передается управляющая информация для управления краном. К примерам таких блоков/модулей/узлов относится система управления движением, электродвигатель, система привода, например, сочетание электродвигателя, редуктора и барабана, а также частотный преобразователь, получающий управляющую информацию по шине или через цифровой интерфейс ввода/вывода, или же через аналоговый интерфейс ввода/вывода. Комплект может быть изготовлен по техническим условиям заказчика в соответствии с типом крана и/или предполагаемыми условиями эксплуатации (температура, влажность, работа в помещении, работа на открытом воздухе) и/или нормами/стандартами той страны, где должен быть расположен кран, или уже расположен, если кран подлежит модернизации. Когда комплект используют для модернизации крана, типы коннекторов могут быть оптимизированы и/или сам комплект может быть выполнен по стандарту «подключай и работай», что позволяет сократить время простоя.

Функции вычислителя и контроллера будут подробно рассмотрены ниже на примере управляющего модуля, содержащего интегрированный вычислитель и контроллер. Следует понимать, что управляющий модуль может также принимать и другие входные сигналы, помимо тех, которые будут описаны ниже, в зависимости от задачи управления и требований. Однако, такие другие входные сигналы не имеют отношения к раскрываемым вариантам осуществления изобретения, и поэтому подробно описаны не будут.

На фиг. 2А, 2В, 2С, 2D и 2Е показаны структурные схемы аппаратов/схем/устройств согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения, причем проиллюстрированы разные варианты соединения элементов схемы. Как можно видеть, в каждой из схем предусмотрен замкнутый контур, созданный средствами обратной связи. Контур обратной связи всегда содержит информацию обратной связи по углу отклонения троса, а в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения - информацию обратной связи по скорости или соответствующую информацию. Таким образом, может быть реализован недорогой, простой в установке и надежный контур обратной связи.

Кроме того, следует понимать, что могут быть предусмотрены отдельные управляющие модули для моста и для тележки, особенно в вариантах, в которых сигнал угла принимают отдельно для моста и для тележки.

В проиллюстрированных примерах предполагается, что кран содержит инклинометр, обеспечивающий информацию обратной связи по углу в форме сигнала угла, управляющий модуль, выдающий управляющую информацию, и механизм крана. В данном случае, термин «механизм крана» охватывает, дополнительно к традиционным механическим узлам, таким как электродвигатель и тормоз, также и другие узлы, такие как привод от электродвигателя, необходимые для перемещения тележки и/или моста в соответствии с управляющей информацией.

На фиг. 2А представлена структурная схема, иллюстрирующая модель примера управляющего модуля.

Указанная модель иллюстрирует пример, в котором система управления краном непосредственно использует полученную путем измерения и скорректированную информацию по углу отклонения троса. В приведенном примере система управления краном содержит контроллер наклона, выполненный с возможностью определения того, является ли измеренный угол отклонения троса равным искомому углу, и возможностью выдачи соответствующих управляющих инструкций, причем управляющие инструкции в данном примере не содержат инструкций по перемещению, созданных управляющим блоком. Следует понимать, что соответствующая схема может быть также использована и для других целей.

Согласно фиг. 2А, управляющий модуль 203-а через интерфейс (на фиг. 2А не показан) принимает от инклинометра сигнал измеренного угла θ отклонения троса и подает его на вход фильтра 21 нижних частот. Фильтр 21 нижних частот подавляет высокочастотный шум сигнала измеренного угла отклонения троса и выдает отфильтрованный сигнал θ_фнч. Для компенсации ошибки, вызванной ускорением крана и появляющейся в сигнале измеренного угла отклонения троса, отфильтрованный сигнал θ_фнч подают на вход устройства компенсации ускорения, которое содержит усилитель 29 и вычитающее устройство 28, что на фиг. 2А окружено пунктирной линией. Вычитающее устройство 28 вычитает из указанного отфильтрованного сигнала результат умножения коэффициента «с» усиления компенсации на ускорение «а» тележки или моста, выполняемого в усилителе 29.

Значение параметра ускорения «а» может быть получено любыми подходящими средствами, например, непосредственно от дополнительного датчика ускорения, или путем определения значения «а» из предыдущей управляющей информации, или может быть определено на основании ранее выданных инструкций по скорости, или же может быть получено в виде выходного сигнала дифференциатора, вычисляющего производную по времени от измеренной скорости. Коэффициент «с» усиления компенсации определяют экспериментально, что будет рассмотрено ниже со ссылкой на фиг. 3. Полученное таким образом скорректированное значение угла θ_кор подают затем на вход контроллера 26а наклона. Контроллер 26а наклона соединен с пользовательским интерфейсом 34 для обеспечения пользовательского интерфейса посредством обработанного отфильтрованного сигнала Т′, и, например, предупреждения оператора и/или выдачи оператору управляющих инструкций. Соединение между пользовательским интерфейсом и контроллером наклона может быть проводным или беспроводным.

Следует понимать, что контроллер наклона может также принимать в качестве входных данных информацию о других результатах измерения в зависимости от применения варианта осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2В представлена структурная схема, иллюстрирующая модель другого примера управляющего модуля 203-b. Данная модель содержит устройство компенсации ускорения, в котором использованы вышеописанные принципы. Однако, рассматриваемая модель отличается от модели с фиг. 2А тем, что она обрабатывает информацию обратной связи по углу отклонения троса для выдачи информации, необходимой для инструкций по перемещению крана.

Согласно фиг. 2В, управляющий модуль 203-b через интерфейс (на фиг. 2В не показан) принимает от инклинометра сигнал θ измеренного угла отклонения троса и подает его на вход фильтра 21 нижних частот. Фильтр 21 нижних частот подавляет высокочастотный шум сигнала измеренного угла отклонения троса и выдает отфильтрованный сигнал θ_фнч. Отфильтрованный сигнал затем подают на вход устройства компенсации ускорения, которое содержит усилитель 29 и вычитающее устройство 28. В приведенном примере скорость крана используют для получения значения «а» ускорения посредством дифференциатора 30. Полученное таким образом скорректированное значение угла θ_кор подают затем на вход блока 22 имитации зоны нечувствительности с тем, чтобы модифицировать сигнал и избежать неожиданных движений, вызванных низкочастотным шумом и ошибкой смещения, которая все же может присутствовать в потоке обратной связи по углу. Блок 22 имитации зоны нечувствительности выдает модифицированный сигнал θ_мод угла, который затем умножают в усилителе 23 на коэффициент «b», чтобы получить сигнал первой контрольной скорости v_кон1 для крана. Величина усиления «b» зависит от типа рассматриваемого крана, причем указанную величину предпочтительно задают так, чтобы тележка и/или мост достигали соответствующей скорости. В зависимости от установочных параметров переключателя 24, на вход ограничителя 25 скорости крана в качестве сигнала контрольной скорости v_кон подают либо сигнал первой контрольной скорости v_кон1, основанный на информации обратной связи по углу, либо сигнал нормальной контрольной скорости v_кон0. В приведенном примере переключатель 24 установлен в положение для подачи на вход ограничителя скорости сигнала первой контрольной скорости. Сигнал нормальной контрольной скорости V_кон0 формируют посредством команды от оператора и принимают через интерфейс (на фиг. 2В не показан) от устройства управления оператора, такого как джойстик, устройство с кнопками управления, устройство радиоуправления, подвесной пульт управления или сенсорный экран. Ограничитель 25 скорости затем передает сигнал ограниченной скорости v_огр в контроллер 26-b движения, который далее выдает сигнал Τ инструкции по перемещению крана, например, крутящий момент, для механизма 27 крана, который показан штриховыми линиями.

На фиг. 2С представлена структурная схема, иллюстрирующая модель еще одного примера управляющего модуля 203-с. Указанная модель представляет собой комбинацию управляющего модуля с фиг. 2А и управляющего модуля с фиг. 2В, поэтому подробно рассматриваться не будет. При этом указанная модель отличается от модели с фиг. 2В тем, что контроллер 26-с движения в качестве входных сигналов принимает сигнал ограниченной скорости v_огр и скорректированную информацию по измеренному углу θ_кор отклонения троса. Контроллер 26-с выполнен с возможностью исполнения одной или нескольких функций управления, которые будут описаны ниже. Другими словами, контроллер 26-с содержит контроллер движения и/или контроллер наклона. Кроме того, контроллер 26-с связан с одним или несколькими пользовательскими интерфейсами 34 посредством соответствующих проводных или беспроводных соединений. В данном случае контроллер 26-с выдает сигнал Τ инструкции по перемещению крана, например, крутящий момент, для механизма 27 крана.

Хотя в примерах, приведенных на фиг. 2В и 2С, скорректированный сигнал θ_кор угла обрабатывают посредством блока имитации зоны нечувствительности, вместо указанного блока возможно использование других способов и функций модификации сигнала. Один из возможных вариантов предус