起重電機(jī)、YZR起重電機(jī),YZB起重電機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠家無(wú)錫宏達(dá)電機(jī)2022年9月12日訊 防搖擺技術(shù)成為塔機(jī)行業(yè)的熱點(diǎn)技術(shù)已經(jīng)有幾年了，呼吁并推動(dòng)著塔機(jī)智能化的發(fā)展，引導(dǎo)著行業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用。
防搖擺是起重機(jī)（起重電機(jī)）共同遇到的問(wèn)題，也是起重設(shè)備的精準(zhǔn)化、無(wú)人化和智能化的基礎(chǔ)要求。
當(dāng)?shù)蹙呱系奈锪显谶\(yùn)行過(guò)程中，由于起重機(jī)的啟動(dòng)、停止以及在運(yùn)行過(guò)程中的加速或減速，或者移動(dòng)方向的操作錯(cuò)誤、移動(dòng)方向的快速改變均會(huì)造成起升吊具的大幅度擺動(dòng)，在很大程度上降低了起重機(jī)的工作效率。
塔機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)行更加大物料搖擺的強(qiáng)度。
物料的搖擺也對(duì)物料本身、周?chē)浳镆约艾F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的人身安全造成了隱患。
載荷搖擺是起重機(jī)搬運(yùn)物料時(shí)出現(xiàn)的固有現(xiàn)象， 自從人類(lèi)發(fā)明起重機(jī)以來(lái)，防止和消除起重機(jī)載荷的搖擺一直是人們渴望解決的重大技術(shù)難題。
搖擺和振動(dòng)有著相同的物理特性。防搖擺（或稱減搖）同機(jī)械系統(tǒng)的減振在理論上有著相同之處。機(jī)械系統(tǒng)的減振是個(gè)已經(jīng)研究了上百年的重要技術(shù)課題。
防搖擺的探索和應(yīng)用一直都是針對(duì)橋式起重機(jī)、門(mén)式起重機(jī)和港機(jī)在貨場(chǎng)能快速移動(dòng)和精準(zhǔn)定位的。起重機(jī)常用的防搖擺方式主要有：手動(dòng)式、機(jī)械式和電氣式。
手動(dòng)式防搖擺就是利用司機(jī)熟練的操作技術(shù)，采用打反車(chē)等頻繁的動(dòng)作來(lái)消弱物件的擺動(dòng)量，也即“跟鉤”。
機(jī)械式防搖擺大致包含：
1、交叉鋼絲繩防搖擺裝置
2、分離小車(chē)式防搖擺裝置
3、蹺板梁式防搖擺裝置
4、倒八字鋼絲繩式防搖擺裝置
以上裝置要么使小車(chē)和臂架結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，要么就是要求特殊吊具。除了倒八字鋼絲繩式防搖擺裝置得到國(guó)際知名起重機(jī)公司在應(yīng)用外，其它均未得到推廣。
電氣式防搖擺是采用變頻器和可編程控制器，根據(jù)操作指令及起重機(jī)運(yùn)行的實(shí)際情況計(jì)算出能消除載荷擺動(dòng)的運(yùn)行速度，通過(guò)修改發(fā)給電氣控制系統(tǒng)的速度命令信號(hào)而連續(xù)限制擺動(dòng)。該防搖擺技術(shù)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)精確定位，減少操作人員的工作強(qiáng)度，減少對(duì)結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)的沖擊，延長(zhǎng)了起重機(jī)的使用壽命，因此，電氣式防搖擺成為起重機(jī)防搖擺的主要研究方向。
二十世紀(jì)50~60年代，O.J.M. Smith（美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校University of California–Berkeley的終身教授），從控制理論著手，提出了一個(gè)非常簡(jiǎn)單，非常有效的Posicast（輸入延時(shí)比例疊加）控制方法，用于消除二階線性系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)。Posicast控制方法為解決機(jī)械系統(tǒng)的減振問(wèn)題提供了一個(gè)新的路徑。
在90年代，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）教授W. Seering, N.C. Singer, G. Cook 等在Posicast控制方法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了輸入整形（Input Shaping）控制方法，并實(shí)際應(yīng)用于機(jī)械系統(tǒng)的減振，如：導(dǎo)彈發(fā)射架的運(yùn)動(dòng)控制，航天飛船方位移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制，柔性機(jī)械手（機(jī)器人）的運(yùn)動(dòng)控制，計(jì)算機(jī)硬盤(pán)的減振和減噪音等。
他們?yōu)槊绹?guó)能源部Oak Ridge, Sandia和Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室核反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)裝置的遙控核起重機(jī)，開(kāi)發(fā)研制了起重機(jī)電氣防搖擺控制系統(tǒng)，并得到好評(píng)。這是較早的起重機(jī)電氣防搖擺控制應(yīng)用實(shí)例。1999年美國(guó)能源部發(fā)布的“創(chuàng)新技術(shù)報(bào)告” 向社會(huì)推薦使用起重機(jī)防搖擺控制技術(shù)。
Posicast控制方法可消除因需要機(jī)械機(jī)構(gòu)快速運(yùn)動(dòng)而引起的低頻低阻尼的振蕩。此方法應(yīng)用于針對(duì)起重機(jī)載荷的防搖擺控制極為適用。
在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，先后開(kāi)發(fā)并推廣應(yīng)用起重機(jī)電氣防搖擺（又稱電子防搖擺）控制系統(tǒng)的公司有 Innocrane (芬蘭，現(xiàn)已歸屬Konecranes），SmartCrane (美國(guó))，CePlus (德國(guó)，現(xiàn)已歸屬siemens)，ABB，SEOHO（韓國(guó)），等。但從總體上看，電氣防搖擺控制技術(shù)還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用和推廣。
1、防搖擺功能可以防止起重機(jī)在大、小車(chē)運(yùn)行的負(fù)載的慣性沖擊帶來(lái)的吊鉤搖擺。
2、防搖擺功能可以實(shí)現(xiàn)起升高度全程范圍內(nèi)的防搖。
3、防搖擺功能獨(dú)立設(shè)置一個(gè)負(fù)載高度的旋鈕，可以根據(jù)負(fù)載的高度不同選擇不同的高度，能更精確的控制負(fù)載的繩長(zhǎng)，能更精確的控制搖擺的角度。
4、防搖擺功能可以控制搖擺的角度在正負(fù)0.25度。
5、防搖擺功能在操作器上設(shè)置獨(dú)立的開(kāi)關(guān)用于是否激活該功能。
6、防搖擺功能可以讓操作人員不要手動(dòng)調(diào)整控制搖擺的角度，可以提高整個(gè)搬運(yùn)過(guò)程的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性。
防搖擺控制是利用鐘擺原理，通過(guò)修改發(fā)給電氣控制系統(tǒng)的速度命令信號(hào)而連續(xù)限制擺動(dòng)。通過(guò)檢查擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和吊鉤的起升高度來(lái)計(jì)算擺動(dòng)的角度，然后通過(guò)計(jì)算的給定速度信號(hào)進(jìn)行加速和減速來(lái)自動(dòng)糾正吊鉤下重物的來(lái)回?cái)[動(dòng)，抵消擺角，使物體在達(dá)到設(shè)定的速度或者停止時(shí)，擺動(dòng)很小甚至基本沒(méi)有擺動(dòng)。
防搖擺控制系統(tǒng)應(yīng)該是積累豐富的起重行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，能夠帶來(lái)一套完整的符合工程學(xué)的防搖控制系統(tǒng)，生成平穩(wěn)協(xié)調(diào)的的操作指令（給定值），如同一名技術(shù)嫻熟的起重機(jī)司機(jī)一樣。因?yàn)閳?zhí)行起重機(jī)任務(wù)時(shí)能體驗(yàn)到一種特有的''自然感‘’，起重機(jī)司機(jī)才能對(duì)此功能十分認(rèn)可。
防搖擺系統(tǒng)是基于數(shù)學(xué)擺動(dòng)模型的計(jì)算，因此，起升高度、擺動(dòng)角度和回轉(zhuǎn)角度等參數(shù)需要通過(guò)攝像頭的光學(xué)檢測(cè)和絕對(duì)編碼器位置檢測(cè)等手段獲得。安裝在小車(chē)上的攝像頭在起重機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，持續(xù)地檢測(cè)負(fù)載移動(dòng)，計(jì)算負(fù)載速度進(jìn)而抑制擺動(dòng)。
不同的控制算法可以使起重機(jī)的表現(xiàn)適應(yīng)特定的要求，通過(guò)可編程控制、現(xiàn)場(chǎng)總線通信、變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)等現(xiàn)代電氣控制技術(shù)，可實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)地控制起重機(jī)的運(yùn)行速度。
起重機(jī)防搖擺控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能起重機(jī)運(yùn)行的首要條件和必要條件，要完全實(shí)現(xiàn)起重機(jī)械的防搖擺功能還有很多、很長(zhǎng)的距離要走，實(shí)際應(yīng)用更有別于學(xué)術(shù)報(bào)告和專利申請(qǐng)。電氣防搖擺技術(shù)的實(shí)施也必須分工況、分階段進(jìn)行。
目前的防搖擺控制系統(tǒng)或者變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均處于這個(gè)階段。有兩種形式：一種是獨(dú)立的防搖擺控制器，另一種是變頻器內(nèi)嵌防搖擺控制。從塔式起重機(jī)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，首先變頻控制應(yīng)該得到普遍應(yīng)用，至少起升機(jī)構(gòu)為變頻控制，其次，整機(jī)為全無(wú)級(jí)調(diào)速控制和操作方式。
利用Posicast控制方法，司機(jī)可以通過(guò)操作使驅(qū)動(dòng)裝置快速反應(yīng)而運(yùn)動(dòng)，采用“跟鉤”的操作方法較為輕松地消除載荷的搖擺。國(guó)內(nèi)一家起重機(jī)公司開(kāi)發(fā)的電氣防搖擺控制系統(tǒng)就是通過(guò)控制起重機(jī)大小車(chē)在加減速過(guò)程中的速度變化，大幅度地消除載荷的搖擺達(dá)95％ 以上，具有技術(shù)先進(jìn)，實(shí)用可靠，控制效果顯著等特點(diǎn)，其防搖擺控制的技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到先進(jìn)水平。
國(guó)內(nèi)外也有變頻器內(nèi)集成了防搖擺邏輯和時(shí)序控制單元，在極少數(shù)塔機(jī)控制上有應(yīng)用。
此階段必須圍繞以下幾方面開(kāi)展：一是吊鉤位置、擺動(dòng)和各種速度的檢測(cè)裝置；二是信號(hào)傳輸方式、檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)架、抗干擾能力、分辨率、可擴(kuò)展性的確定；三是可視化操作技術(shù)與 PLC 控制技術(shù)的綜合應(yīng)用，構(gòu)成完整的電氣防搖擺自動(dòng)定位控制系統(tǒng)。具體包括以下 3個(gè)方面研究?jī)?nèi)容：一是開(kāi)發(fā)出新型實(shí)用起重機(jī)防搖擺控制理論和方法，二是開(kāi)發(fā)出新型實(shí)用起重機(jī)自動(dòng)精確定位控制理論和方法，三是開(kāi)發(fā)出適合推廣應(yīng)用的起重機(jī)電氣防搖擺自動(dòng)定位控制系統(tǒng)。
電氣防搖擺自動(dòng)定位控制系統(tǒng)打破了人們一直以來(lái)對(duì)起重機(jī)載荷搖擺問(wèn)題的固有認(rèn)知，使起重機(jī)轉(zhuǎn)變成為新型的“起重機(jī)器人”成為可能。讓起重機(jī)像機(jī)器人一樣，把載荷按指定的線路，精準(zhǔn)地定點(diǎn)定時(shí)運(yùn)送到任何指定位置，并且在運(yùn)送過(guò)程中以及到達(dá)指定位置后，使載荷幾乎不產(chǎn)生任何搖擺，為實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)高度自動(dòng)化克服了一項(xiàng)必要的、也是主要的技術(shù)難關(guān)。
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