一种适用于电动四绳抓斗起重机满斗操作的电气控制方法与流程

本发明涉及四绳抓斗起重机抓取控制领域，具体涉及一种适用于电动四绳抓斗起重机满斗操作的电气控制方法。

背景技术：

司机操作如图1所示的电动四绳抓斗的作业过程：工作开始时，同时操作支持升降电机和开闭电机将抓斗起吊在适当位置上，然后操作开闭电机放下开闭钢丝绳，这时横梁的自重迫使斗部横梁大轴为中心将斗部打开，过程中多次操作升降支持电机，使支持钢丝绳逐渐落下，将已打开的抓斗，逐渐下嵌到要抓取的堆积物料里面，再操作开闭电机收拢开闭钢绳，将上横梁滑轮与下横梁滑轮的中心距恢复到原来的位置，这样就完成了抓取物料过程。最后同时操作开闭电机、支持电机，整个抓斗亦被吊起，完成作业过程。

从整个作业过程可以看出，为了保证抓斗正常抓满料，作业非常繁琐，对司机的依赖性非常大，司机极易产生疲劳。作业效率，抓料效率随着作业时间的延长，都会急剧下降。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种适用于电动四绳抓斗起重机满斗操作的电气控制方法。

本发明的技术方案具体为：

一种适用于电动四绳抓斗起重机满斗操作的电气控制方法：

步骤1，依据模糊控制原理，模仿人的思维方式和人的控制经验来搭建模仿司机操作抓斗抓料作业的过程模型；

步骤2，根据过程模型搭建系统的线性函数；

步骤3，线性函数曲线节点的采集，通过现场调试采集抓斗抓料满斗过程的线性函数曲线节点；

步骤4，根据所构建的线性函数关系，及数据采集式样求出的被控参数，利用高级语言，写入arm控制器，生成可执行程序；

步骤5，通过生成可执行程序对四绳抓斗起重机抓取过程进行控制。

进一步的：步骤1所述的过程模型具体为，指令输入arm控制器，arm控制器输出控制信号至升降支持电机和开闭电机，升降支持电机和开闭电机会收到外部干扰，升降支持电机和开闭电机分别输出被控对象输出信号，升降支持电机的被控对象输出信号通过支持升降电机编码器反馈至arm控制器，开闭电机的被控对象输出信号通过开闭电机编码器反馈至arm控制器。

进一步的：步骤2所述的系统线性函数为，y1=p*(d1+u1)；y2=p*(d2+u2)；v1=f*y1；v2=f*y2；u1=c*(r-v1)；u2=c*(r-v2)，其中y1，y2，f，c是被控对象；r指令输入；v1、v2反馈输出；u1、u2控制信号，被控对象输入；d1、d2外部干扰；y1、y2被控对象输出。

相对于现有技术，本发明的技术效果为，司机操作抓斗抓料过程大大简化，不再需要控制开闭电机的同时，再紧张的控制升降支持电机。采用本发明后，司机抓料，仅需控制开闭电机，升降支持电机会依据程序自动按函数曲线运行，由于模仿了成熟司机操作员的控制动作，满斗成功率实际作业统计在95%以上。效率大大提高，不再依赖有经验的成熟操作人员，操作人员的疲劳度大大降低，并且该方法具有自学习功能，人工手抓几次，arm控制器会自学习抓斗深挖曲线，自动适应工况环境。

附图说明

图1是四绳抓斗机械机构图。

图2抓斗抓料作业的过程模型图。

其中1四绳抓斗头部；2四绳抓斗横梁；3四绳抓斗拉杆；4四绳抓斗斗部；5支持钢丝；6开闭钢丝；r指令输入；v1、v2反馈输出；u1、u2控制信号，被控对象输入；d1、d2外部干扰;y1、y2被控对象输出。

具体实施方式

一种控制电动四绳抓斗起重机满斗的电气方法如下：

步骤（1），依据模糊控制原理，模仿人的思维方式和人的控制经验来搭建模仿司机操作抓斗抓料作业的过程模型；过程控制模型如图2所示；

指令输入arm控制器，arm控制器输出控制信号至升降支持电机和开闭电机，升降支持电机和开闭电机会收到外部干扰，升降支持电机和开闭电机分别输出被控对象输出信号，升降支持电机的被控对象输出信号通过支持升降电机编码器反馈至arm控制器，开闭电机的被控对象输出信号通过开闭电机编码器反馈至arm控制器。

步骤（2），根据过程模型搭建系统的线性函数；

y1=p*(d1+u1)；

y2=p*(d2+u2)；

v1=f*y1；

v2=f*y2；

u1=c*(r-v1)；

u2=c*(r-v2)；

其中y1，y2，f，c是被控对象；r指令输入；v1、v2反馈输出；u1、u2控制信号，被控对象输入；d1、d2外部干扰；y1、y2被控对象输出。由于抓斗作业过程中外部输入指令的幅值是有界的，则y1，y2，f，c都是有界的，或称内稳定。系统的控制目标就是要通过控制输入u1，u2，使输出y1，y2达到所要求的形式。

步骤（3），线性函数曲线节点的采集；

通过现场调试采集抓斗抓料满斗过程的钢丝绳位移坐标，采集的点数越多，实际曲线越逼近熟练司机操作动作曲线。依据采样值，汇出曲线，求出y1，y2，f，c被控对象和r指令输入的函数关系，工程实践过程中，多次试验，逐步逼近。

步骤（4），根据所构建的线性函数关系，及数据采集式样求出的r指令输入和y1，y2，f，c被控对象的函数关系，利用高级语言，写入arm控制器，生成可执行程序。

步骤（5），通过生成可执行程序对四绳抓斗起重机抓取过程进行控制。

利用该方法进行工作时司机操作抓斗抓料的过程大大简化，不再需要控制开闭电机的同时，再紧张的控制升降支持电机。采用本发明后，司机抓料，仅需控制开闭电机，升降支持电机会依据程序自动按函数曲线运行，由于模仿了成熟司机操作员的控制动作，满斗成功率实际作业统计在95%以上。效率大大提高，不再依赖有经验的成熟操作人员，操作人员的疲劳度大大降低，并且该方法具有自学习功能，人工手抓几次，arm控制器会自学习抓斗深挖曲线，自动适应工况环境。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
一种适用于电动四绳抓斗起重机满斗操作的电气控制方法，其特征在于：步骤1，依据模糊控制原理，模仿人的思维方式和人的控制经验来搭建模仿司机操作抓斗抓料作业的过程模型；步骤2，根据过程模型搭建系统的线性函数；步骤3，线性函数曲线节点的采集，通过现场调试采集抓斗抓料满斗过程的线性函数曲线节点；步骤4，根据所构建的线性函数关系，及数据采集式样求出的被控参数，利用高级语言，写入ARM控制器，生成可执行程序；步骤5，通过生成可执行程序对四绳抓斗起重机抓取过程进行控制。相对于现有技术，司机操作抓斗抓料过程大大简化，不再需要控制开闭电机的同时，再紧张的控制升降支持电机。采用本发明后，司机抓料，仅需控制开闭电机，升降支持电机会依据程序自动按函数曲线运行，由于模仿了成熟司机操作员的控制动作，满斗成功率实际作业统计在95%以上。效率大大提高，不再依赖有经验的成熟操作人员，操作人员的疲劳度大大降低，并且该方法具有自学习功能，人工手抓几次，ARM控制器会自学习抓斗深挖曲线，自动适应工况环境。

技术研发人员：周强;李永;许彩云;郑金鹏;孙小高;武小倩
受保护的技术使用者：河南卫华机械工程研究院有限公司
技术研发日：2017.10.31
技术公布日：2019.03.01