JP2837314B2 - クレーンの振れ止め制御装置 - Google Patents
クレーンの振れ止め制御装置Info
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- JP2837314B2 JP2837314B2 JP15606092A JP15606092A JP2837314B2 JP 2837314 B2 JP2837314 B2 JP 2837314B2 JP 15606092 A JP15606092 A JP 15606092A JP 15606092 A JP15606092 A JP 15606092A JP 2837314 B2 JP2837314 B2 JP 2837314B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、港湾、各種工場等にお
ける荷役作業に用いられるクレーンの振れ止め制御装置
に関し、詳しくは、自動運転されるクレーン台車の速度
を目標速度に追従させながら吊り荷の振れ止めを行なう
ように制御する制御装置に関する。
ける荷役作業に用いられるクレーンの振れ止め制御装置
に関し、詳しくは、自動運転されるクレーン台車の速度
を目標速度に追従させながら吊り荷の振れ止めを行なう
ように制御する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１３は制御対象であるクレーンのモデ
ルを示しており、このクレーン１は、水平方向に移動す
るクレーン台車（トロリー）１ａと、この台車１ａから
巻下がって上下可能な巻上ワイヤロープ２とにより吊り
荷３を移動させて荷役を行うものである。なお、図にお
いて、Ｑは出発位置、Ｒは目標位置、Ｘmは出発位置Ｑ
から目標位置Ｒまでの距離である目標位置値、Ｘcは出
発位置Ｑから現在位置までの距離検出値である自位置検
出値，Ｘは運転残距離、Ｌは巻上ワイヤロープ長、θは
吊り荷３の振れ角，θ′は振れ角速度を示す。
ルを示しており、このクレーン１は、水平方向に移動す
るクレーン台車（トロリー）１ａと、この台車１ａから
巻下がって上下可能な巻上ワイヤロープ２とにより吊り
荷３を移動させて荷役を行うものである。なお、図にお
いて、Ｑは出発位置、Ｒは目標位置、Ｘmは出発位置Ｑ
から目標位置Ｒまでの距離である目標位置値、Ｘcは出
発位置Ｑから現在位置までの距離検出値である自位置検
出値，Ｘは運転残距離、Ｌは巻上ワイヤロープ長、θは
吊り荷３の振れ角，θ′は振れ角速度を示す。
【０００３】この種のクレーン１の運転制御において
は、（１）台車１ａを自位置から短時間で目標位置Ｒに
移動させ、位置決めすることのほか、（２）台車１ａが
目標位置Ｒに達した際に吊り荷３の振れが止まるように
制御すること、が強く望まれている。このため、従来で
は、例えば図１４に示すような台車１ａがとるべき速度
パターンにおいて、高速走行時に、図中、Ｗで示すよう
に現在速度に対して所定の振れ止め加速度を加えること
により、吊り荷３の振れ止めを行なっている。なお、図
においてＶMは最大速度（目標速度）を示している。
は、（１）台車１ａを自位置から短時間で目標位置Ｒに
移動させ、位置決めすることのほか、（２）台車１ａが
目標位置Ｒに達した際に吊り荷３の振れが止まるように
制御すること、が強く望まれている。このため、従来で
は、例えば図１４に示すような台車１ａがとるべき速度
パターンにおいて、高速走行時に、図中、Ｗで示すよう
に現在速度に対して所定の振れ止め加速度を加えること
により、吊り荷３の振れ止めを行なっている。なお、図
においてＶMは最大速度（目標速度）を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記制
御方法によると、振れ止め加速度を加えることに起因し
て、振れ止めが終了した時点における台車１ａの速度が
振れ止めを行なう以前の速度から外れてしまう不都合が
あり、この速度のずれは振れの状態によって異なるとい
う問題がある。このため、振れ止めが終了した後の高速
走行時の台車速度が、目標とする速度より速すぎたり、
あるいは遅すぎる等の弊害が起きてしまう。速度が速す
ぎる場合には予め設定した上限値により制限することが
できるが、逆に遅すぎる場合にはクレーン１ないし吊り
荷３の移動に多くの時間がかかってしまい、作業効率が
悪くなるという問題があった。
御方法によると、振れ止め加速度を加えることに起因し
て、振れ止めが終了した時点における台車１ａの速度が
振れ止めを行なう以前の速度から外れてしまう不都合が
あり、この速度のずれは振れの状態によって異なるとい
う問題がある。このため、振れ止めが終了した後の高速
走行時の台車速度が、目標とする速度より速すぎたり、
あるいは遅すぎる等の弊害が起きてしまう。速度が速す
ぎる場合には予め設定した上限値により制限することが
できるが、逆に遅すぎる場合にはクレーン１ないし吊り
荷３の移動に多くの時間がかかってしまい、作業効率が
悪くなるという問題があった。
【０００５】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、高速走行時にお
ける吊り荷の振れを除去すると共に、目標速度への到達
を可能にしたアクティブなクレーン振れ止め制御装置を
提供することにある。
れたもので、その目的とするところは、高速走行時にお
ける吊り荷の振れを除去すると共に、目標速度への到達
を可能にしたアクティブなクレーン振れ止め制御装置を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、クレーン台車の自位置検出値、速度
検出値、クレーン台車から巻下がった巻上ワイヤロープ
の振れ角、振れ角速度及び長さの計測値に基づき、出発
位置から目標位置に至るまでの速度パターンである加速
パターン、高速振れ止めパターン、減速パターンに応じ
た複数の速度指令値を演算し、これらの速度指令値に従
ってクレーン台車の速度を制御することにより吊り荷の
振れ止めを行なう制御装置において、前記振れ角、振れ
角速度の計測値、巻上ワイヤロープ長に基づき、高速振
れ止めパターンにおける振れ止め加減速調整量を演算す
る振れ止め加減速調整量演算器と、吊り荷の最大許容振
れ角に基づき設定された減速度を、目標速度と現在の設
定速度との偏差の正負に応じて前記振れ止め加減速調整
量に加減算し、その結果に演算周期を乗じたものを現在
の設定速度または速度検出値に加算して高速振れ止めパ
ターンにおける速度指令値を演算する高速振れ止め速度
指令値演算器とを備えたものである。
め、第１の発明は、クレーン台車の自位置検出値、速度
検出値、クレーン台車から巻下がった巻上ワイヤロープ
の振れ角、振れ角速度及び長さの計測値に基づき、出発
位置から目標位置に至るまでの速度パターンである加速
パターン、高速振れ止めパターン、減速パターンに応じ
た複数の速度指令値を演算し、これらの速度指令値に従
ってクレーン台車の速度を制御することにより吊り荷の
振れ止めを行なう制御装置において、前記振れ角、振れ
角速度の計測値、巻上ワイヤロープ長に基づき、高速振
れ止めパターンにおける振れ止め加減速調整量を演算す
る振れ止め加減速調整量演算器と、吊り荷の最大許容振
れ角に基づき設定された減速度を、目標速度と現在の設
定速度との偏差の正負に応じて前記振れ止め加減速調整
量に加減算し、その結果に演算周期を乗じたものを現在
の設定速度または速度検出値に加算して高速振れ止めパ
ターンにおける速度指令値を演算する高速振れ止め速度
指令値演算器とを備えたものである。
【０００７】第２の発明は、上記第１の発明が前提とす
る制御装置において、吊り荷の振れ角、振れ角速度の計
測値、巻上ワイヤロープ長に基づき、ファジィ推論によ
り高速振れ止めパターンにおけるファジィ振れ止め加減
速調整量を演算するファジィ振れ止め加減速調整量演算
器と、吊り荷の最大許容振れ角に基づき設定された減速
度を、目標速度と現在の設定速度との偏差の正負に応じ
て前記加速度ファジィ振れ止め加減速調整量に対し加減
算し、その結果に演算周期を乗じたものを現在の設定速
度または速度検出値に加算して高速振れ止めパターンに
おける速度指令値を演算する高速振れ止め速度指令値演
算器とを備えたものである。
る制御装置において、吊り荷の振れ角、振れ角速度の計
測値、巻上ワイヤロープ長に基づき、ファジィ推論によ
り高速振れ止めパターンにおけるファジィ振れ止め加減
速調整量を演算するファジィ振れ止め加減速調整量演算
器と、吊り荷の最大許容振れ角に基づき設定された減速
度を、目標速度と現在の設定速度との偏差の正負に応じ
て前記加速度ファジィ振れ止め加減速調整量に対し加減
算し、その結果に演算周期を乗じたものを現在の設定速
度または速度検出値に加算して高速振れ止めパターンに
おける速度指令値を演算する高速振れ止め速度指令値演
算器とを備えたものである。
【０００８】
【作用】第１の発明では、目標速度と現在の設定速度と
の偏差の正負に応じて減速度により振れ止め加減速調整
量を補正し、この加減速調整量を現在の設定速度または
速度検出値に付加することにより、高速振れ止めパター
ンにおける速度指令値を算出する。これにより、台車速
度が目標速度よりも小さいときには速度を増加させるよ
うに、また、台車速度が目標速度よりも大きいときには
速度を減少させるような速度指令値が生成される。この
ため、吊り荷の振れ止めを行ないながら目標速度に到達
させることができる。第２の発明では、上記加減速調整
量をファジィ推論により加速度ファジィ振れ止め加減速
調整量として算出する。
の偏差の正負に応じて減速度により振れ止め加減速調整
量を補正し、この加減速調整量を現在の設定速度または
速度検出値に付加することにより、高速振れ止めパター
ンにおける速度指令値を算出する。これにより、台車速
度が目標速度よりも小さいときには速度を増加させるよ
うに、また、台車速度が目標速度よりも大きいときには
速度を減少させるような速度指令値が生成される。この
ため、吊り荷の振れ止めを行ないながら目標速度に到達
させることができる。第２の発明では、上記加減速調整
量をファジィ推論により加速度ファジィ振れ止め加減速
調整量として算出する。
【０００９】
【実施例】以下、図に沿って各発明の実施例を説明す
る。まず、図１は、第１の発明の実施例を示すブロック
図であり、この実施例の制御装置は、運転残距離演算器
１０、振れ周期演算器２０、速度パターン発生器３０、
振れ止め加減速調整量演算器４０、高速振れ止め速度指
令値演算器５０、速度パターン切り替え演算器６０、コ
ントローラ７０、及び、吊り荷３の振れ角θを検出する
振れ角測定器８０から構成されている。
る。まず、図１は、第１の発明の実施例を示すブロック
図であり、この実施例の制御装置は、運転残距離演算器
１０、振れ周期演算器２０、速度パターン発生器３０、
振れ止め加減速調整量演算器４０、高速振れ止め速度指
令値演算器５０、速度パターン切り替え演算器６０、コ
ントローラ７０、及び、吊り荷３の振れ角θを検出する
振れ角測定器８０から構成されている。
【００１０】以下、各構成要素の機能につき詳述する。
運転残距離演算器１０は、台車１ａの自位置検出値Ｘc
及び目標位置値Ｘmから運転残距離Ｘを算出し、また、
振れ周期演算器２０は、巻上ワイヤロープ長Ｌ及び重力
加速度ｇ（＝９.８〔ｍ／ｓ2〕）から、吊り荷３の振れ
周期ＴをＴ＝２π√（Ｌ／ｇ）なる演算により算出す
る。速度パターン発生器３０は、クレーン運転開始時
に、自位置検出値Ｘc、目標位置値Ｘm及び振れ周期Ｔか
ら、図２に想像線で示すような基本の速度パターンＰを
決定すると共に、加速パターンにおける加速パターン速
度指令値Ｖα（言い換えれば加速度α）及び減速パター
ンにおける減速パターン速度指令値Ｖβ（言い換えれば
減速度β）を前記振れ周期Ｔ等を考慮して決定する。
運転残距離演算器１０は、台車１ａの自位置検出値Ｘc
及び目標位置値Ｘmから運転残距離Ｘを算出し、また、
振れ周期演算器２０は、巻上ワイヤロープ長Ｌ及び重力
加速度ｇ（＝９.８〔ｍ／ｓ2〕）から、吊り荷３の振れ
周期ＴをＴ＝２π√（Ｌ／ｇ）なる演算により算出す
る。速度パターン発生器３０は、クレーン運転開始時
に、自位置検出値Ｘc、目標位置値Ｘm及び振れ周期Ｔか
ら、図２に想像線で示すような基本の速度パターンＰを
決定すると共に、加速パターンにおける加速パターン速
度指令値Ｖα（言い換えれば加速度α）及び減速パター
ンにおける減速パターン速度指令値Ｖβ（言い換えれば
減速度β）を前記振れ周期Ｔ等を考慮して決定する。
【００１１】振れ止め加減速調整量演算器４０は、振れ
角測定器８０により検出した吊り荷３の振れ角θ、振れ
角速度θ′及び巻上げワイヤロープ長Ｌから、図２の目
標速度追従形高速振れ止めパターンにおける振れ止め加
減速調整量Ｕを算出する。高速振れ止め速度指令値演算
器５０は、現在の設定速度Ｖまたは現在の速度検出値Ｖ
0、振れ止め加減速調整量Ｕ、演算周期Δｔ及び後述す
るルートパターン減速度β√から、高速振れ止めパター
ン運転における高速振れ止めパターン速度指令値ＶHを
算出する。なお、この演算器５０には高速振れ止めパタ
ーンにおける目標速度ＶMが入力されている。
角測定器８０により検出した吊り荷３の振れ角θ、振れ
角速度θ′及び巻上げワイヤロープ長Ｌから、図２の目
標速度追従形高速振れ止めパターンにおける振れ止め加
減速調整量Ｕを算出する。高速振れ止め速度指令値演算
器５０は、現在の設定速度Ｖまたは現在の速度検出値Ｖ
0、振れ止め加減速調整量Ｕ、演算周期Δｔ及び後述す
るルートパターン減速度β√から、高速振れ止めパター
ン運転における高速振れ止めパターン速度指令値ＶHを
算出する。なお、この演算器５０には高速振れ止めパタ
ーンにおける目標速度ＶMが入力されている。
【００１２】速度パターン切り替え演算器６０は、速度
検出値Ｖ0、加速パターン速度指令値Ｖα、減速パター
ン速度指令値Ｖβ、運転残距離Ｘ、振れ周期Ｔ、高速振
れ止めパターン速度指令値ＶH及び目標速度ＶMを入力と
し、制御パターンに従って台車１ａの設定速度Ｖを
Ｖα，ＶH，Ｖβに順次切り替えて出力すると共に、前
述したルートパターン減速度β√を演算器５０に出力す
る。コントローラ７０は、台車１ａを設定速度Ｖで駆動
するように駆動指令を出力し、また、台車１ａの速度検
出値Ｖ0、自位置検出値Ｘc、巻上げロープ長Ｌを計測し
て出力する。
検出値Ｖ0、加速パターン速度指令値Ｖα、減速パター
ン速度指令値Ｖβ、運転残距離Ｘ、振れ周期Ｔ、高速振
れ止めパターン速度指令値ＶH及び目標速度ＶMを入力と
し、制御パターンに従って台車１ａの設定速度Ｖを
Ｖα，ＶH，Ｖβに順次切り替えて出力すると共に、前
述したルートパターン減速度β√を演算器５０に出力す
る。コントローラ７０は、台車１ａを設定速度Ｖで駆動
するように駆動指令を出力し、また、台車１ａの速度検
出値Ｖ0、自位置検出値Ｘc、巻上げロープ長Ｌを計測し
て出力する。
【００１３】ここで、この種のクレーン１の運転におい
て、吊り荷３の振れが発生する原因としては次のものが
考えられる。 （１）吊り荷３の地切り時において、巻上ワイヤロープ
２が垂直になっていない状態で地切ると初期振れが発生
する。 （２）吊り荷３が突風等の外乱を受けると振れが発生す
る。 （３）吊り荷３を吊る吊り具への巻上ワイヤロープ２の
掛け方は４，６，…掛けと複雑になっており、吊り荷３
の振れ方は理想的な単振り子の振り方と異なっている。 このため、吊り荷３の振れ周期は一般に理論値と一致し
ておらず、補正を加えれば理論値に近づけることは可能
であるが、誤差は残ってしまい、振れ周期で加速した場
合に前記誤差に相当する振れが発生する。
て、吊り荷３の振れが発生する原因としては次のものが
考えられる。 （１）吊り荷３の地切り時において、巻上ワイヤロープ
２が垂直になっていない状態で地切ると初期振れが発生
する。 （２）吊り荷３が突風等の外乱を受けると振れが発生す
る。 （３）吊り荷３を吊る吊り具への巻上ワイヤロープ２の
掛け方は４，６，…掛けと複雑になっており、吊り荷３
の振れ方は理想的な単振り子の振り方と異なっている。 このため、吊り荷３の振れ周期は一般に理論値と一致し
ておらず、補正を加えれば理論値に近づけることは可能
であるが、誤差は残ってしまい、振れ周期で加速した場
合に前記誤差に相当する振れが発生する。
【００１４】本発明では、上記種々の原因による振れが
発生したとしても、以下に説明する図２の速度パターン
に従ってクレーン１を運転することで、吊り荷３の振れ
止めを行ないつつ目標速度ＶMに到達させることができ
る。すなわち、目標速度追従形の振れ止めを行なうこと
ができるものである。図２の速度パターンにおける速度
指令値Ｖα，ＶH，Ｖβのうち、前述のごとくＶα，Ｖ
βは速度パターン発生器３０から、ＶHは高速振れ止め
速度指令値演算器５０から各々速度パターン切り替え演
算器６０に入力される。
発生したとしても、以下に説明する図２の速度パターン
に従ってクレーン１を運転することで、吊り荷３の振れ
止めを行ないつつ目標速度ＶMに到達させることができ
る。すなわち、目標速度追従形の振れ止めを行なうこと
ができるものである。図２の速度パターンにおける速度
指令値Ｖα，ＶH，Ｖβのうち、前述のごとくＶα，Ｖ
βは速度パターン発生器３０から、ＶHは高速振れ止め
速度指令値演算器５０から各々速度パターン切り替え演
算器６０に入力される。
【００１５】この速度パターンに従った制御方法として
は、まず、加速パターン速度指令値Ｖαすなわち加速度
αで台車１ａの運転を開始し、所定の加速完了速度に達
した時点ｔ1で高速振れ止めパターン速度指令値ＶHに切
り替ると共に、減速パターン速度指令値Ｖβすなわち減
速度β及び減速距離を算出する。その後、所定の距離だ
け移動した時点ｔ2で減速パターンに切り替え、設定速
度Ｖを減速パターン速度指令値Ｖβとする。
は、まず、加速パターン速度指令値Ｖαすなわち加速度
αで台車１ａの運転を開始し、所定の加速完了速度に達
した時点ｔ1で高速振れ止めパターン速度指令値ＶHに切
り替ると共に、減速パターン速度指令値Ｖβすなわち減
速度β及び減速距離を算出する。その後、所定の距離だ
け移動した時点ｔ2で減速パターンに切り替え、設定速
度Ｖを減速パターン速度指令値Ｖβとする。
【００１６】次いで、各速度パターンにおける設定速度
Ｖの与え方につき詳述する。 （１）加速パターン（０〜ｔ1） 従来の図１４に示したようなパターン制御で得られる加
速パターン速度指令値Ｖαにより台車１ａを運転し、加
速完了時点で吊り荷３の振れが発生しないように加速す
る。厳密には、加速開始時に前述の地切りによる初期振
れがある場合、加速完了時点での振れが初期振れよりも
大きくならないように加速する。例えば、加速時間を吊
り荷３の振れ周期Ｔに一致させる。 （２）高速振れ止めパターン（ｔ1〜ｔ2） 加速完了時点で前述の原因による残振れがある場合、ま
た、この高速振れ止めパターンによる運転中に突風等の
外乱を受けると振れが発生する。これらの振れを除去す
るために、高速振れ止め速度指令値演算器５０が、数式
１または数式２によって速度指令値ＶHを算出し、この
速度指令値ＶHを設定速度Ｖとして台車１ａを加減速運
転する。
Ｖの与え方につき詳述する。 （１）加速パターン（０〜ｔ1） 従来の図１４に示したようなパターン制御で得られる加
速パターン速度指令値Ｖαにより台車１ａを運転し、加
速完了時点で吊り荷３の振れが発生しないように加速す
る。厳密には、加速開始時に前述の地切りによる初期振
れがある場合、加速完了時点での振れが初期振れよりも
大きくならないように加速する。例えば、加速時間を吊
り荷３の振れ周期Ｔに一致させる。 （２）高速振れ止めパターン（ｔ1〜ｔ2） 加速完了時点で前述の原因による残振れがある場合、ま
た、この高速振れ止めパターンによる運転中に突風等の
外乱を受けると振れが発生する。これらの振れを除去す
るために、高速振れ止め速度指令値演算器５０が、数式
１または数式２によって速度指令値ＶHを算出し、この
速度指令値ＶHを設定速度Ｖとして台車１ａを加減速運
転する。
【００１７】
【数１】 ＶH＝Ｖ＋｛Ｓｉｇｎ（ＶM−Ｖ）・（β√）＋Ｕ｝・Δｔ
【００１８】
【数２】 ＶH＝Ｖ0＋｛Ｓｉｇｎ（ＶM−Ｖ）・（β√）＋Ｕ｝・Δｔ
【００１９】数式１及び数式２において、ＶMは高速振
れ止めパターンにおける台車１ａの目標速度〔ｍ／
ｓ〕、Δｔは演算周期である。また、Ｓｉｇｎ（ＶM−
Ｖ）は（ＶM−Ｖ）の符号（正負）、すなわち目標速度
ＶMと現在の設定速度Ｖとの偏差の符号を意味してお
り、 （ＶM−Ｖ）＞０の時：Ｓｉｇｎ（ＶM−Ｖ）は＋（正）
よって（β√）の符号は＋ （ＶM−Ｖ）＝０の時：（β√）はゼロ （ＶM−Ｖ）＜０の時：Ｓｉｇｎ（ＶM−Ｖ）は−（負）
よって（β√）の符号は−（負） であるとする。更に、β√はルートパターン減速度（高
速振れ止めパターンにおける減速度）〔ｍ／ｓ2〕であ
り、次の数式３によって求めた値である。
れ止めパターンにおける台車１ａの目標速度〔ｍ／
ｓ〕、Δｔは演算周期である。また、Ｓｉｇｎ（ＶM−
Ｖ）は（ＶM−Ｖ）の符号（正負）、すなわち目標速度
ＶMと現在の設定速度Ｖとの偏差の符号を意味してお
り、 （ＶM−Ｖ）＞０の時：Ｓｉｇｎ（ＶM−Ｖ）は＋（正）
よって（β√）の符号は＋ （ＶM−Ｖ）＝０の時：（β√）はゼロ （ＶM−Ｖ）＜０の時：Ｓｉｇｎ（ＶM−Ｖ）は−（負）
よって（β√）の符号は−（負） であるとする。更に、β√はルートパターン減速度（高
速振れ止めパターンにおける減速度）〔ｍ／ｓ2〕であ
り、次の数式３によって求めた値である。
【００２０】
【数３】β√＝θE・ｇ
【００２１】上記数式３において、θEは高速振れ止め
時の吊り荷３の最大許容振れ角〔ｒａｄ〕、ｇは重力加
速度（＝９.８〔ｍ／ｓ2〕)である。また、Ｕは前述の
ごとく振れ止め加減速調整量演算器４０によって算出さ
れる振れ止め加減速調整量〔ｍ／ｓ2〕であり、吊り荷
３の振れ角θとθ′／ω（ω＝√（ｇ／Ｌ））とから決
まる値であって後述の理由により振れ第１及び第３象限
，における値をゼロとしたものである。なお、その
他の記号については既述してあるので説明を省略する。
時の吊り荷３の最大許容振れ角〔ｒａｄ〕、ｇは重力加
速度（＝９.８〔ｍ／ｓ2〕)である。また、Ｕは前述の
ごとく振れ止め加減速調整量演算器４０によって算出さ
れる振れ止め加減速調整量〔ｍ／ｓ2〕であり、吊り荷
３の振れ角θとθ′／ω（ω＝√（ｇ／Ｌ））とから決
まる値であって後述の理由により振れ第１及び第３象限
，における値をゼロとしたものである。なお、その
他の記号については既述してあるので説明を省略する。
【００２２】図３〜図６は、振れ止め加減速調整量Ｕ1
〜Ｕ4を加えた場合の振れ止め効果を説明するための位
相平面図及びクレーンの状態説明図である。これらの図
において、位相平面の縦軸はθ′／ω（ω＝√（ｇ／
Ｌ））、横軸は振れ角θ、〜は振れ象限、Ａは加減
速調整量Ｕがない場合の振れ軌跡、Ｂは加減速調整量Ｕ
を加えた場合の振れ軌跡、Ｈは各象限において加減速調
整量Ｕ1〜Ｕ4をそれぞれ加えた場合の最終的な振れ軌跡
である。
〜Ｕ4を加えた場合の振れ止め効果を説明するための位
相平面図及びクレーンの状態説明図である。これらの図
において、位相平面の縦軸はθ′／ω（ω＝√（ｇ／
Ｌ））、横軸は振れ角θ、〜は振れ象限、Ａは加減
速調整量Ｕがない場合の振れ軌跡、Ｂは加減速調整量Ｕ
を加えた場合の振れ軌跡、Ｈは各象限において加減速調
整量Ｕ1〜Ｕ4をそれぞれ加えた場合の最終的な振れ軌跡
である。
【００２３】さて、各図の右側に示すように、台車１ａ
は図の右方向に速度Ｖで移動しており、吊り荷３は、図
３→図４→図５→図６に示す順序で左右に振れているも
のとする。図３は振れ第１象限において台車１ａに振
れ止め用の大きな加速調整量Ｕ1（Ｕ1＝＋Ｋ，Ｋ：定
数）を加えた場合を示しており、矢印Ｈに示すごとく、
吊り荷３の振れは減少する。同様にして、図４は振れ第
４象限においてほどよい減速調整量Ｕ4（Ｕ4＝（−ｇ
／２θ){θ2＋(θ′／ω)2}）を加えた場合、図５は振
れ第３象限において大きな減速調整量Ｕ3（Ｕ3＝−
Ｋ）を加えた場合、図６は振れ第２象限においてほど
よい加速調整量Ｕ2（Ｕ2＝（＋ｇ／２θ){θ2＋(θ′／
ω)2}）を加えた場合をそれぞれ示している。
は図の右方向に速度Ｖで移動しており、吊り荷３は、図
３→図４→図５→図６に示す順序で左右に振れているも
のとする。図３は振れ第１象限において台車１ａに振
れ止め用の大きな加速調整量Ｕ1（Ｕ1＝＋Ｋ，Ｋ：定
数）を加えた場合を示しており、矢印Ｈに示すごとく、
吊り荷３の振れは減少する。同様にして、図４は振れ第
４象限においてほどよい減速調整量Ｕ4（Ｕ4＝（−ｇ
／２θ){θ2＋(θ′／ω)2}）を加えた場合、図５は振
れ第３象限において大きな減速調整量Ｕ3（Ｕ3＝−
Ｋ）を加えた場合、図６は振れ第２象限においてほど
よい加速調整量Ｕ2（Ｕ2＝（＋ｇ／２θ){θ2＋(θ′／
ω)2}）を加えた場合をそれぞれ示している。
【００２４】なお、振れ第１及び第３象限，におけ
る加減速調整量Ｕ1，Ｕ3の定数Ｋは、必ずしも固定値で
なくてもよく、制御にマッチングする値であればよい。
このようにして、振れ止め加減速調整量Ｕを付加した高
速振れ止めパターンの速度指令値ＶHに従って台車１ａ
を駆動することにより、高速領域での吊り荷３の振れ止
めを行なうことができる。
る加減速調整量Ｕ1，Ｕ3の定数Ｋは、必ずしも固定値で
なくてもよく、制御にマッチングする値であればよい。
このようにして、振れ止め加減速調整量Ｕを付加した高
速振れ止めパターンの速度指令値ＶHに従って台車１ａ
を駆動することにより、高速領域での吊り荷３の振れ止
めを行なうことができる。
【００２５】更に、この実施例では、目標速度ＶMと現
在の設定速度Ｖとが異なる場合、その偏差に応じて、ル
ートパターン減速度β√を振れ止め加減速調整量Ｕに対
し加算または減算することにより、加減速調整量Ｕを補
正している。すなわち、設定速度Ｖが目標速度ＶMより
も小さい場合には、減速度β√を加減速調整量Ｕに加算
して演算周期Δｔを乗じたものを設定速度Ｖまたは速度
検出値Ｖ0に加算して速度指令値ＶHとすることにより速
度を増加させ、また、設定速度Ｖが目標速度ＶMよりも
大きい場合には、減速度β√を加減速調整量Ｕから減算
して演算周期Δｔを乗じたものを設定速度Ｖまたは速度
検出値Ｖ0に加算して速度指令値ＶHとすることにより速
度を減少させることとした。これにより、目標速度ＶM
に対する偏差の正負に応じて加減速調整量Ｕが増減され
るので、振れ止めと同時に、図２に実線で示すごとく目
標速度ＶMへ到達させることが可能になる。
在の設定速度Ｖとが異なる場合、その偏差に応じて、ル
ートパターン減速度β√を振れ止め加減速調整量Ｕに対
し加算または減算することにより、加減速調整量Ｕを補
正している。すなわち、設定速度Ｖが目標速度ＶMより
も小さい場合には、減速度β√を加減速調整量Ｕに加算
して演算周期Δｔを乗じたものを設定速度Ｖまたは速度
検出値Ｖ0に加算して速度指令値ＶHとすることにより速
度を増加させ、また、設定速度Ｖが目標速度ＶMよりも
大きい場合には、減速度β√を加減速調整量Ｕから減算
して演算周期Δｔを乗じたものを設定速度Ｖまたは速度
検出値Ｖ0に加算して速度指令値ＶHとすることにより速
度を減少させることとした。これにより、目標速度ＶM
に対する偏差の正負に応じて加減速調整量Ｕが増減され
るので、振れ止めと同時に、図２に実線で示すごとく目
標速度ＶMへ到達させることが可能になる。
【００２６】（３）減速パターン（ｔ2〜ｔ3） 従来の図１４に示したようなパターン制御により得られ
る減速パターン速度指令値Ｖβにより台車１ａを運転
し、減速完了時点（目標位置到達時点）において吊り荷
３の振れが発生しないように減速する。例えば、減速時
間を吊り荷３の振れ周期Ｔに合わせる。
る減速パターン速度指令値Ｖβにより台車１ａを運転
し、減速完了時点（目標位置到達時点）において吊り荷
３の振れが発生しないように減速する。例えば、減速時
間を吊り荷３の振れ周期Ｔに合わせる。
【００２７】図７及び図８はこの実施例による振れ止め
及び目標速度ＶMへの到達を確認するために行なったシ
ミュレーションテストの結果であり、図７は振れ止め加
減速調整量Ｕのみによる高速振れ止めの場合、図８は本
実施例によりルートパターン減速度と振れ止め加減速調
整量との和（±β√＋Ｕ）を用いた目標速度追従形の高
速振れ止めの場合を示している。なお、図７は距離Ｘ，
速度検出値Ｖ0，振れ止め加減速調整量Ｕ，振れ角θ及
びθ′／ωの時間的変化を、また、図８は距離Ｘ，速度
検出値Ｖ0，ルートパターン減速度と振れ止め加減速調
整量との和（±β√＋Ｕ），振れ角θ及びθ′／ωの時
間的変化を表したものである。
及び目標速度ＶMへの到達を確認するために行なったシ
ミュレーションテストの結果であり、図７は振れ止め加
減速調整量Ｕのみによる高速振れ止めの場合、図８は本
実施例によりルートパターン減速度と振れ止め加減速調
整量との和（±β√＋Ｕ）を用いた目標速度追従形の高
速振れ止めの場合を示している。なお、図７は距離Ｘ，
速度検出値Ｖ0，振れ止め加減速調整量Ｕ，振れ角θ及
びθ′／ωの時間的変化を、また、図８は距離Ｘ，速度
検出値Ｖ0，ルートパターン減速度と振れ止め加減速調
整量との和（±β√＋Ｕ），振れ角θ及びθ′／ωの時
間的変化を表したものである。
【００２８】シミュレーションテストの条件は次のとお
りである。 （１）吊り荷３の初期振れは振れ角θ＝０.０１９２
〔ｒａｄ〕（１.１度）、振れ角速度θ′＝０、最大許
容振れ角θE＝０.００１７４〔ｒａｄ〕（０.１度）と
した。 （２）コントローラには制御能力の限界があることを考
慮して、加速度調整リミットを±０.２５〔ｍ／ｓ2〕と
した。また、移動距離Ｘは１６〔ｍ〕、高速振れ止め時
の目標速度ＶMを０.９８３〔ｍ／ｓ〕とした。
りである。 （１）吊り荷３の初期振れは振れ角θ＝０.０１９２
〔ｒａｄ〕（１.１度）、振れ角速度θ′＝０、最大許
容振れ角θE＝０.００１７４〔ｒａｄ〕（０.１度）と
した。 （２）コントローラには制御能力の限界があることを考
慮して、加速度調整リミットを±０.２５〔ｍ／ｓ2〕と
した。また、移動距離Ｘは１６〔ｍ〕、高速振れ止め時
の目標速度ＶMを０.９８３〔ｍ／ｓ〕とした。
【００２９】このシミュレーションテストによると、図
８の速度検出値Ｖ0の変化から明らかなように、高速振
れ止めパターンの初期段階では減速しているが、その後
徐々に加速を行なったことにより目標速度ＶMに近付い
ている。このため、図８と図７の振れ角θの波形を比較
すると、図８の方が図７よりも若干大きい振れを生じて
いるが、この振れ角θも最大許容振れ角θE以内であ
り、特に問題とはならない。この結果、図８では最終的
に約２１.７〔ｓ〕弱で目標位置に到達しているのに比
べ、図７では約２３.２〔ｓ〕かかっており、本実施例
の方が短時間で目標位置に到達することができている。
８の速度検出値Ｖ0の変化から明らかなように、高速振
れ止めパターンの初期段階では減速しているが、その後
徐々に加速を行なったことにより目標速度ＶMに近付い
ている。このため、図８と図７の振れ角θの波形を比較
すると、図８の方が図７よりも若干大きい振れを生じて
いるが、この振れ角θも最大許容振れ角θE以内であ
り、特に問題とはならない。この結果、図８では最終的
に約２１.７〔ｓ〕弱で目標位置に到達しているのに比
べ、図７では約２３.２〔ｓ〕かかっており、本実施例
の方が短時間で目標位置に到達することができている。
【００３０】次に、図９は第２の発明の実施例を示すブ
ロック図である。この実施例は、前述した振れ止め加減
速調整量Ｕをファジィ推論によって求めるようにしたも
のである。すなわち、図９に示すように、ファジィ振れ
止め加減速調整量演算器４０′には振れ角θ（及び
θ′）並びに巻上ワイヤロープ長Ｌが入力されており、
この演算器４０′は、例えば図１０に示す振れ角θにつ
いての前件部メンバーシップ関数、図１１に示すθ′／
ωについての前件部メンバーシップ関数、及び、図１２
に示す加減速調整量Ｕfについての後件部メンバーシッ
プ関数と、表１に示す制御規則とに基づき、ファジィ推
論を行なって最適な加速度ファジィ加減速調整量Ｕfを
算出する。
ロック図である。この実施例は、前述した振れ止め加減
速調整量Ｕをファジィ推論によって求めるようにしたも
のである。すなわち、図９に示すように、ファジィ振れ
止め加減速調整量演算器４０′には振れ角θ（及び
θ′）並びに巻上ワイヤロープ長Ｌが入力されており、
この演算器４０′は、例えば図１０に示す振れ角θにつ
いての前件部メンバーシップ関数、図１１に示すθ′／
ωについての前件部メンバーシップ関数、及び、図１２
に示す加減速調整量Ｕfについての後件部メンバーシッ
プ関数と、表１に示す制御規則とに基づき、ファジィ推
論を行なって最適な加速度ファジィ加減速調整量Ｕfを
算出する。
【００３１】
【表１】
【００３２】こうして求められた加速度ファジィ振れ止
め加減速調整量Ｕfは、図１の実施例の振れ止め加減速
調整量Ｕと同様に高速振れ止め速度指令値演算器５０′
に入力されると共に、前記同様に目標速度ＶMと設定速
度Ｖとの偏差の正負に応じてルートパターン減速度β√
を加減算することにより補正される。そして、演算器５
０′では最終的に、目標速度ＶMに到達するような速度
指令値ＶHが演算されることになる。なお、図示されて
いないが、ファジィ振れ止め加減速調整量演算器４０′
及び高速振れ止め速度指令値演算器５０′を一つのファ
ジィ推論手段としてまとめれば、構成を一層簡略化する
ことができる。
め加減速調整量Ｕfは、図１の実施例の振れ止め加減速
調整量Ｕと同様に高速振れ止め速度指令値演算器５０′
に入力されると共に、前記同様に目標速度ＶMと設定速
度Ｖとの偏差の正負に応じてルートパターン減速度β√
を加減算することにより補正される。そして、演算器５
０′では最終的に、目標速度ＶMに到達するような速度
指令値ＶHが演算されることになる。なお、図示されて
いないが、ファジィ振れ止め加減速調整量演算器４０′
及び高速振れ止め速度指令値演算器５０′を一つのファ
ジィ推論手段としてまとめれば、構成を一層簡略化する
ことができる。
【００３３】
【発明の効果】以上述べたように第１の発明では、目標
速度と現在の設定速度との偏差の正負に応じて減速度に
より振れ止め加減速調整量を補正し、この加減速調整量
を現在の設定速度または速度検出値に付加することによ
り、高速振れ止めパターンにおける速度指令値を算出
し、また、第２の発明では、上記加減速調整量をファジ
ィ推論により加速度ファジィ振れ止め加減速調整量とし
て算出するようにしたものである。このため、何れの発
明においても、初期振れや残振れ、突風等の外乱に起因
する高速走行時の吊り荷の振れを確実に除去できると共
に、目標速度への到達を可能にしてクレーン台車ないし
吊り荷を短時間で目標位置にまで移動させ、作業効率を
向上させることができる。
速度と現在の設定速度との偏差の正負に応じて減速度に
より振れ止め加減速調整量を補正し、この加減速調整量
を現在の設定速度または速度検出値に付加することによ
り、高速振れ止めパターンにおける速度指令値を算出
し、また、第２の発明では、上記加減速調整量をファジ
ィ推論により加速度ファジィ振れ止め加減速調整量とし
て算出するようにしたものである。このため、何れの発
明においても、初期振れや残振れ、突風等の外乱に起因
する高速走行時の吊り荷の振れを確実に除去できると共
に、目標速度への到達を可能にしてクレーン台車ないし
吊り荷を短時間で目標位置にまで移動させ、作業効率を
向上させることができる。
【００３４】また、第２の発明では、振れ止め加減速調
整量の算出にファジィ推論を用いることにより、クレー
ンの設計技術者等が経験により得た知識をメンバーシッ
プ関数や制御規則に反映させることで、クレーンシステ
ム自体が持つ特性に整合した最適な制御システムを実現
することができ、より的確なきめの細かい振れ止め制御
を行うことができる。なお、第１及び第２の発明は、ク
レーン台車が二次元（Ｘ−Ｙ）平面を移動するシステム
にも容易に適用することができる。
整量の算出にファジィ推論を用いることにより、クレー
ンの設計技術者等が経験により得た知識をメンバーシッ
プ関数や制御規則に反映させることで、クレーンシステ
ム自体が持つ特性に整合した最適な制御システムを実現
することができ、より的確なきめの細かい振れ止め制御
を行うことができる。なお、第１及び第２の発明は、ク
レーン台車が二次元（Ｘ−Ｙ）平面を移動するシステム
にも容易に適用することができる。
【図１】第１の発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】図１の実施例における振れ止め速度パターン図
である。
である。
【図３】振れ止め加減速調整量を加えた場合の振れ止め
効果を説明するための位相平面図及びクレーンの状態説
明図である。
効果を説明するための位相平面図及びクレーンの状態説
明図である。
【図４】振れ止め加減速調整量を加えた場合の振れ止め
効果を説明するための位相平面図及びクレーンの状態説
明図である。
効果を説明するための位相平面図及びクレーンの状態説
明図である。
【図５】振れ止め加減速調整量を加えた場合の振れ止め
効果を説明するための位相平面図及びクレーンの状態説
明図である。
効果を説明するための位相平面図及びクレーンの状態説
明図である。
【図６】振れ止め加減速調整量を加えた場合の振れ止め
効果を説明するための位相平面図及びクレーンの状態説
明図である。
効果を説明するための位相平面図及びクレーンの状態説
明図である。
【図７】図１の実施例と対比するための従来の高速振れ
止めシミュレーションテストの結果を示す図である。
止めシミュレーションテストの結果を示す図である。
【図８】図１の実施例による高速振れ止めシミュレーシ
ョンテストの結果を示す図である。
ョンテストの結果を示す図である。
【図９】第２の発明の実施例を示すブロック図である。
【図１０】図９のファジィ振れ止め加減速調整量演算器
における前件部メンバーシップ関数を示す図である。
における前件部メンバーシップ関数を示す図である。
【図１１】図９のファジィ振れ止め加減速調整量演算器
における前件部メンバーシップ関数を示す図である。
における前件部メンバーシップ関数を示す図である。
【図１２】図９のファジィ振れ止め加減速調整量演算器
における後件部メンバーシップ関数を示す図である。
における後件部メンバーシップ関数を示す図である。
【図１３】クレーンのモデルを示す図である。
【図１４】従来のパターン制御における振れ止め速度の
パターン図である。
パターン図である。
【符号の説明】 １ クレーン １ａ クレーン台車 ２ 巻上ワイヤロープ ３ 吊り荷 １０ 運転残距離演算器 ２０ 振れ周期演算器 ３０ 速度パターン発生器 ４０ 振れ止め加減速調整量演算器 ４０′ ファジィ振れ止め加減速調整量演算器 ５０，５０′ 高速振れ止め速度指令値演算器 ６０ 速度パターン切り替え演算器 ７０ コントローラ ８０ 振れ角測定器
フロントページの続き (72)発明者 入江 康文 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川鉄鉄構工業株式会社内 (72)発明者 伊藤 潤 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 右田 博久 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 乳井 直樹 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−218290（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−157186（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−313299（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B66C 13/00 - 15/06
Claims (2)
- 【請求項１】 クレーン台車の自位置検出値、速度検出
値、クレーン台車から巻下がった巻上ワイヤロープの振
れ角、振れ角速度及び長さの計測値に基づき、出発位置
から目標位置に至るまでの速度パターンである加速パタ
ーン、高速振れ止めパターン、減速パターンに応じた複
数の速度指令値を演算し、これらの速度指令値に従って
クレーン台車の速度を制御することにより吊り荷の振れ
止めを行なう制御装置において、 前記振れ角、振れ角速度の計測値、巻上ワイヤロープ長
に基づき、高速振れ止めパターンにおける振れ止め加減
速調整量を演算する振れ止め加減速調整量演算器と、 吊り荷の最大許容振れ角に基づき設定された減速度を、
目標速度と現在の設定速度との偏差の正負に応じて前記
振れ止め加減速調整量に加減算し、その結果に演算周期
を乗じたものを現在の設定速度または速度検出値に加算
して高速振れ止めパターンにおける速度指令値を演算す
る高速振れ止め速度指令値演算器と、 を備えたことを特徴とするクレーンの振れ止め制御装
置。 - 【請求項２】 クレーン台車の自位置検出値、速度検出
値、クレーン台車から巻下がった巻上ワイヤロープの振
れ角、振れ角速度及び長さの計測値に基づき、出発位置
から目標位置に至るまでの速度パターンである加速パタ
ーン、高速振れ止めパターン、減速パターンに応じた複
数の速度指令値を演算し、これらの速度指令値に従って
クレーン台車の速度を制御することにより吊り荷の振れ
止めを行なう制御装置において、 前記振れ角、振れ角速度の計測値、巻上ワイヤロープ長
に基づき、ファジィ推論により高速振れ止めパターンに
おけるファジィ振れ止め加減速調整量を演算するファジ
ィ振れ止め加減速調整量演算器と、 吊り荷の最大許容振れ角に基づき設定された減速度を、
目標速度と現在の設定速度との偏差の正負に応じて前記
ファジィ振れ止め加減速調整量に対し加減算し、その結
果に演算周期を乗じたものを現在の設定速度または速度
検出値に加算して高速振れ止めパターンにおける速度指
令値を演算する高速振れ止め速度指令値演算器と、 を備えたことを特徴とするクレーンの振れ止め制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15606092A JP2837314B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | クレーンの振れ止め制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15606092A JP2837314B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | クレーンの振れ止め制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05319780A JPH05319780A (ja) | 1993-12-03 |
| JP2837314B2 true JP2837314B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=15619435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15606092A Expired - Fee Related JP2837314B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | クレーンの振れ止め制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2837314B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005071832A1 (ja) | 2004-01-27 | 2005-08-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 圧電共振部品の周波数調整方法及び圧電共振部品 |
| JP6571416B2 (ja) * | 2015-06-30 | 2019-09-04 | ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社 | ガラス基板の製造方法、及び、ガラス基板の製造装置 |
| WO2020158184A1 (ja) * | 2019-01-29 | 2020-08-06 | 富士フイルム株式会社 | 搬送制御装置、搬送制御方法、搬送制御プログラム、学習装置、学習方法、学習プログラム、及び学習済みモデル |
| JP7386476B2 (ja) * | 2019-12-13 | 2023-11-27 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 巻上搬送装置における振れ止め制御システム |
| JP7372418B1 (ja) * | 2022-09-29 | 2023-10-31 | 株式会社日立プラントメカニクス | 制御装置、天井クレーンシステム及び天井クレーンの制御方法 |
| CN119306121B (zh) * | 2024-12-10 | 2025-04-18 | 广州欧派集成家居有限公司 | 基于仓储扫描模型的智能物流码垛吊机控制方法及系统 |
-
1992
- 1992-05-22 JP JP15606092A patent/JP2837314B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05319780A (ja) | 1993-12-03 |
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