新型起重機(jī)大車同步糾偏控制
2010/4/23 0:00:00
起重機(jī)由于車輪速度不一（如輪徑不同；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不同步；制動(dòng)器松緊差異；車輪摩擦力變化等）；兩條大車軌道水平差異超標(biāo)；車體重心移動(dòng)（小車位移；鉤頭擺動(dòng)等）；車輪組的安裝誤差等；在電動(dòng)機(jī)受控相同的情況下，加之跨度長(zhǎng)，運(yùn)行距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，使得起重機(jī)大車行走時(shí)，極易發(fā)生啃軌現(xiàn)象。既影起重機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，又給生產(chǎn)工作帶來安全隱患。為解決啃軌問題，人們通常采用潤(rùn)滑車輪輪緣和軌道側(cè)面，加裝水平輪，調(diào)整車輪安裝精度以及斷電糾偏等方法，不僅效果不理想,而且實(shí)施困難。考慮到由于早期行車采用二次電阻調(diào)速，我們研制了一套絕對(duì)值編碼器、顯示控制儀等為主要設(shè)備構(gòu)成的起重機(jī)大車自動(dòng)糾偏系統(tǒng)，并把這一研究設(shè)計(jì)成果應(yīng)用在了起重機(jī)大車糾偏中。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試和運(yùn)行，這套系統(tǒng)能夠?qū)ζ鹬貦C(jī)大車車身發(fā)生的偏斜進(jìn)行自動(dòng)的糾正，使啃軌現(xiàn)象得到消除，滿足了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求。
自動(dòng)糾偏系統(tǒng)的控制原理
當(dāng)起重機(jī)大車運(yùn)行時(shí)，在沒有發(fā)生啃軌的情況下，安裝在大車兩側(cè)相對(duì)應(yīng)的車輪組會(huì)同時(shí)運(yùn)行在同一水平線上。即使他們之間存在著誤差，這個(gè)誤差也會(huì)是在允許范圍內(nèi)而且始終保持不變。在這樣的情況下，車輪輪緣和軌道之間就不會(huì)產(chǎn)生擠壓。反之在大車運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)車輪組相對(duì)位置產(chǎn)生了偏差即行程差，那么這就會(huì)使行車車體相對(duì)于軌道發(fā)生偏斜，造成車輪輪緣與軌道之間發(fā)生擠壓形成啃軌。如果在兩側(cè)車輪組行程差大于允許值時(shí)，對(duì)兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)：降低相對(duì)位置超前一側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速，提高相對(duì)位置在后一側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速，或者保持一側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速不變，提高或降低另一側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速，使兩側(cè)車輪的行程差始終在允許的范圍內(nèi)。這樣就可以有效的防止啃軌現(xiàn)象的發(fā)生。（本項(xiàng)目中采用保持相對(duì)位置在后一側(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，相對(duì)位置超前一側(cè)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行糾偏）基于這種思想，我們?cè)诖筌噧蓚?cè)從動(dòng)輪上分別安裝了兩臺(tái)絕對(duì)值編碼器,用來檢測(cè)大車每一側(cè)車輪的行程值。兩側(cè)的電動(dòng)機(jī)制動(dòng)器分別由控制儀獨(dú)立進(jìn)行控制。由控制儀采集編碼器讀數(shù)并控制兩側(cè)的行程差在一定的范圍內(nèi)，控制儀內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)閥值點(diǎn)，當(dāng)行程差大于行車跨度千分之三時(shí)，輸出信號(hào)進(jìn)行糾偏，當(dāng)行程差小于行車跨度千分之一時(shí)，糾偏停止，從而達(dá)到自動(dòng)糾偏的目的。
當(dāng)起重機(jī)大車運(yùn)行時(shí)，在沒有發(fā)生啃軌的情況下，安裝在大車兩側(cè)相對(duì)應(yīng)的車輪組會(huì)同時(shí)運(yùn)行在同一水平線上。即使他們之間存在著誤差，這個(gè)誤差也會(huì)是在允許范圍內(nèi)而且始終保持不變。在這樣的情況下，車輪輪緣和軌道之間就不會(huì)產(chǎn)生擠壓。反之在大車運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)車輪組相對(duì)位置產(chǎn)生了偏差即行程差，那么這就會(huì)使行車車體相對(duì)于軌道發(fā)生偏斜，造成車輪輪緣與軌道之間發(fā)生擠壓形成啃軌。如果在兩側(cè)車輪組行程差大于允許值時(shí)，對(duì)兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)：降低相對(duì)位置超前一側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速，提高相對(duì)位置在后一側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速，或者保持一側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速不變，提高或降低另一側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速，使兩側(cè)車輪的行程差始終在允許的范圍內(nèi)。這樣就可以有效的防止啃軌現(xiàn)象的發(fā)生。（本項(xiàng)目中采用保持相對(duì)位置在后一側(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，相對(duì)位置超前一側(cè)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行糾偏）基于這種思想，我們?cè)诖筌噧蓚?cè)從動(dòng)輪上分別安裝了兩臺(tái)絕對(duì)值編碼器,用來檢測(cè)大車每一側(cè)車輪的行程值。兩側(cè)的電動(dòng)機(jī)制動(dòng)器分別由控制儀獨(dú)立進(jìn)行控制。由控制儀采集編碼器讀數(shù)并控制兩側(cè)的行程差在一定的范圍內(nèi)，控制儀內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)閥值點(diǎn)，當(dāng)行程差大于行車跨度千分之三時(shí)，輸出信號(hào)進(jìn)行糾偏，當(dāng)行程差小于行車跨度千分之一時(shí)，糾偏停止，從而達(dá)到自動(dòng)糾偏的目的。
原理的補(bǔ)充說明
在本項(xiàng)目中糾偏控制的行程差是車輪一側(cè)的行程值減去另一側(cè)的行程值的結(jié)果。一般行程差要控制在行車跨度的千分之一以內(nèi)。當(dāng)行程差小于行車跨度的千分之一時(shí)，則行車不需要糾偏；當(dāng)行程差大于行車跨度的千分之一而小于行車跨度的千分之三時(shí)，則說明兩側(cè)車輪相對(duì)位置已經(jīng)不在同一條直線上并超出了允許范圍，行車車體發(fā)生了偏斜，需要進(jìn)行糾偏；當(dāng)行程差大于行車跨度的千分之三時(shí)，則說明行車車體已經(jīng)偏斜嚴(yán)重，需要停車進(jìn)行糾偏。
如行車大車輪的直徑是800mm，行程400m，整個(gè)行程大車車輪將旋轉(zhuǎn)400/(0.8×3.14)≈159轉(zhuǎn)。為了防止車輪打滑給編碼器反饋數(shù)值造成的誤差，編碼器安裝在從動(dòng)車輪處，并與車輪同軸。為了測(cè)量的精確，我們采用8192個(gè)脈沖的編碼器，這樣大車每旋轉(zhuǎn)一周運(yùn)動(dòng)的距離將被編碼器等分為8192份反饋，我們的測(cè)量精度將是800*3.14/8192≈0.3mm,因此我們可以將大車車輪行程值的測(cè)量精度控制在0.5mm以內(nèi)。
在系統(tǒng)中，因?yàn)镾行程差是通過兩側(cè)編碼器反饋數(shù)值作差的計(jì)算得出的，所以編碼器反饋數(shù)值的準(zhǔn)確性決定著計(jì)算行程差的準(zhǔn)確性，也決定著控制儀對(duì)糾偏程序是否執(zhí)行判斷的準(zhǔn)確性。在編碼器的工作運(yùn)行中由于車輪存在打滑現(xiàn)象，所以編碼器計(jì)數(shù)值將是存在誤差的，并且是不可避免的，隨著大車運(yùn)行距離的增大，該誤差將不斷累積，由于起重機(jī)大車的運(yùn)行距離一般都很長(zhǎng)，所以編碼器的累積誤差對(duì)系統(tǒng)控制的影響是不可忽略的。為此，我們控制儀設(shè)置了消除編碼器累積誤差的置零按鈕開關(guān)，從而達(dá)到消除編碼器累積誤差的目的。
在本項(xiàng)目中糾偏控制的行程差是車輪一側(cè)的行程值減去另一側(cè)的行程值的結(jié)果。一般行程差要控制在行車跨度的千分之一以內(nèi)。當(dāng)行程差小于行車跨度的千分之一時(shí)，則行車不需要糾偏；當(dāng)行程差大于行車跨度的千分之一而小于行車跨度的千分之三時(shí)，則說明兩側(cè)車輪相對(duì)位置已經(jīng)不在同一條直線上并超出了允許范圍，行車車體發(fā)生了偏斜，需要進(jìn)行糾偏；當(dāng)行程差大于行車跨度的千分之三時(shí)，則說明行車車體已經(jīng)偏斜嚴(yán)重，需要停車進(jìn)行糾偏。
如行車大車輪的直徑是800mm，行程400m，整個(gè)行程大車車輪將旋轉(zhuǎn)400/(0.8×3.14)≈159轉(zhuǎn)。為了防止車輪打滑給編碼器反饋數(shù)值造成的誤差，編碼器安裝在從動(dòng)車輪處，并與車輪同軸。為了測(cè)量的精確，我們采用8192個(gè)脈沖的編碼器，這樣大車每旋轉(zhuǎn)一周運(yùn)動(dòng)的距離將被編碼器等分為8192份反饋，我們的測(cè)量精度將是800*3.14/8192≈0.3mm,因此我們可以將大車車輪行程值的測(cè)量精度控制在0.5mm以內(nèi)。
在系統(tǒng)中，因?yàn)镾行程差是通過兩側(cè)編碼器反饋數(shù)值作差的計(jì)算得出的，所以編碼器反饋數(shù)值的準(zhǔn)確性決定著計(jì)算行程差的準(zhǔn)確性，也決定著控制儀對(duì)糾偏程序是否執(zhí)行判斷的準(zhǔn)確性。在編碼器的工作運(yùn)行中由于車輪存在打滑現(xiàn)象，所以編碼器計(jì)數(shù)值將是存在誤差的，并且是不可避免的，隨著大車運(yùn)行距離的增大，該誤差將不斷累積，由于起重機(jī)大車的運(yùn)行距離一般都很長(zhǎng)，所以編碼器的累積誤差對(duì)系統(tǒng)控制的影響是不可忽略的。為此，我們控制儀設(shè)置了消除編碼器累積誤差的置零按鈕開關(guān)，從而達(dá)到消除編碼器累積誤差的目的。
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