塔式起重机回转控制方法、装置、设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及机械控制领域，特别是涉及一种塔式起重机回转控制方法，本发明还涉及一种塔式起重机回转控制装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

作为基础建设施工过程的关键运载设备，塔式起重机的回转性能直接影响现场施工的工作效率，甚至影响其安全性与可靠性，然而现有技术中缺少一种成熟的对于塔式起重机的回转控制方法，导致塔式起重机的工作效率、安全性以及可靠性均较差。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种塔式起重机回转控制方法，本申请将塔身扭转速度作为中间转换值，首先通过电机当前的输出转矩计算塔式起重机的塔身扭转速度，然后根据塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速，进而实现对于大臂回转速度的精确控制，有利于提升塔式起重机的工作效率、安全性以及可靠性；本发明的另一目的是提供一种塔式起重机回转控制装置、设备及计算机可读存储介质，本申请将塔身扭转速度作为中间转换值，首先通过电机当前的输出转矩计算塔式起重机的塔身扭转速度，然后根据塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速，进而实现对于大臂回转速度的精确控制，有利于提升塔式起重机的工作效率、安全性以及可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种塔式起重机回转控制方法，包括：

获取塔式起重机的电机当前的输出转矩；

根据所述输出转矩以及所述塔式起重机的抗扭曲刚度计算所述塔式起重机的塔身扭转速度；

根据所述电机的实际转速与所述塔身扭转速度计算所述塔式起重机的大臂转速；

根据所述大臂转速对所述电机的目标转速进行调整，以便所述大臂转速趋近大臂目标转速。

优选地，所述获取塔式起重机的电机当前的输出转矩具体为：

采集塔式起重机的电机的实时三相电流；

根据所述实时三相电流与所述电机实时的电机旋转角度计算所述电机的转矩电流；

根据所述转矩电流计算所述电机当前的输出转矩。

优选地，所述根据所述输出转矩以及所述塔式起重机的扭转刚度系统计算所述塔式起重机的塔身扭转速度具体为：

获取根据电机负载转矩的表达式以及电机转动惯量的表达式得到的所述输出转矩关于所述电机负载转矩以及所述电机转动惯量的表达式；

在忽略所述电机转动惯量的前提下，根据所述输出转矩关于所述电机负载转矩以及所述电机转动惯量的表达式，计算所述塔式起重机的塔身扭转速度。

优选地，所述输出转矩关于所述电机负载转矩以及所述电机转动惯量的表达式具体为：

其中，T

优选地，所述根据所述输出转矩以及所述塔式起重机的抗扭曲刚度计算所述塔式起重机的塔身扭转速度之后，所述根据所述电机的实际转速与所述塔身扭转速度计算所述塔式起重机的大臂转速之前，该塔式起重机回转控制方法还包括：

对所述塔身扭转速度进行低通滤波；

所述根据所述电机的实际转速与所述塔身扭转速度计算所述塔式起重机的大臂转速具体为：

根据所述电机的实际转速与经过低通滤波后的所述塔身扭转速度计算所述塔式起重机的大臂转速。

优选地，所述根据所述电机的实际转速与经过低通滤波后的所述塔身扭转速度计算所述塔式起重机的大臂转速具体为：

ω

其中，ω

优选地，所述根据所述电机的实际转速与所述塔身扭转速度计算所述塔式起重机的大臂转速之后，该塔式起重机回转控制方法还包括：

判断所述大臂转速与预设大臂目标转速的差值是否大于预设阈值；

若不大于，将计数值置为初始值；

若大于，将所述计数值加一；

判断所述计数值是否达到预设数值；

若达到，则控制提示器提示控制失效。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种塔式起重机回转控制装置，包括：

获取模块，用于获取塔式起重机的电机当前的输出转矩；

第一计算模块，用于根据所述输出转矩以及所述塔式起重机的扭转刚度系统计算所述塔式起重机的塔身扭转速度；

第二计算模块，用于根据所述电机的实际转速与所述塔身扭转速度计算所述塔式起重机的大臂转速；

调整模块，用于根据所述大臂转速对所述电机的目标转速进行调整，以便所述大臂转速趋近大臂目标转速。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种塔式起重机回转控制设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述塔式起重机回转控制方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述塔式起重机回转控制方法的步骤。

本发明提供了一种塔式起重机回转控制方法，考虑到塔式起重机本身存在的柔性导致电机的输出转矩并不完全贡献至大臂转速，还会使得塔身产生扭转，因此本申请中将塔身扭转速度作为中间转换值，首先通过电机当前的输出转矩计算塔式起重机的塔身扭转速度，然后根据电机的实际转速与塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速，最后便可以根据大臂转速对电机的目标转速进行调整，以便大臂转速趋近大臂目标转速，从而实现对于塔式起重机的大臂回转的精确速度控制，有利于提升塔式起重机的工作效率、安全性以及可靠性。

本发明还提供了一种塔式起重机回转控制装置、设备及计算机可读存储介质，具有如上塔式起重机回转控制方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种塔式起重机的回转控制方法的流程示意图；

图2为本发明提供的一种塔式起重机的回转控制装置的结构示意图；

图3为本发明提供的一种塔式起重机的回转控制设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种塔式起重机回转控制方法，本申请将塔身扭转速度作为中间转换值，首先通过电机当前的输出转矩计算塔式起重机的塔身扭转速度，然后根据塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速，进而实现对于大臂回转速度的精确控制，有利于提升塔式起重机的工作效率、安全性以及可靠性；本发明的另一核心是提供一种塔式起重机回转控制装置、设备及计算机可读存储介质，本申请将塔身扭转速度作为中间转换值，首先通过电机当前的输出转矩计算塔式起重机的塔身扭转速度，然后根据塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速，进而实现对于大臂回转速度的精确控制，有利于提升塔式起重机的工作效率、安全性以及可靠性。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明提供的一种塔式起重机的回转控制方法的流程示意图，该塔式起重机的回转控制方法包括：

S101：获取塔式起重机的电机当前的输出转矩；

具体的，接上述背景技术，作为基础建设施工过程的关键运载设备，塔式起重机的回转性能直接影响现场施工的工作效率，甚至影响其安全性与可靠性。塔式起重机是由变频器控制电机驱动回转大臂进行回转动作，回转大臂惯量较大，而塔机塔身在受到电机的驱动或者制动转矩时会发生扭转形变，因此容易造成塔机大臂停机时回弹、回转时速度忽高忽低、塔机抖动、所吊货物摇晃等问题。

具体的，考虑到如上背景技术中的技术问题，又结合到塔式起重机本身存在的柔性导致电机的输出转矩并不完全贡献至大臂转速，还会使得塔身产生扭转，因此本申请中欲将塔身扭转速度作为中间转换值，通过电机的输出转矩计算得到塔式起重机的大臂转速，并通过该大臂转速对电机控制进行调整，以便将大臂转速控制至大臂目标转速，因此本步骤中可以首先获取塔式起重机的电机当前的输出转矩，以便将其作为后续步骤的数据基础。

S102：根据输出转矩以及塔式起重机的抗扭曲刚度计算塔式起重机的塔身扭转速度；

具体的，在有了输出转矩之后，由于输出转矩与塔身扭转速度之间本身存在关联关系，因此本步骤中便可以根据输出转矩以及塔式起重机的抗扭曲刚度计算塔式起重机的塔身扭转速度，从而得到该中间值，并将其作为后续步骤的数据基础。

S103：根据电机的实际转速与塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速；

具体的，在有了塔身扭转速度这个中间值后，且塔身扭转速度本身与大臂转速存在直接关联关系，因此本步骤中便可以根据电机的实际转速与塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速，并将其作为后续步骤的数据基础。

其中，由于塔身扭转速度作为纽带，分别与电机输出转矩以及塔式起重机的大臂转速存在紧密关联，因此通过其可以准确计算出大臂转速，有利于提升大臂速度的控制精度。

S104：根据大臂转速对电机的目标转速进行调整，以便大臂转速趋近大臂目标转速。

具体的，在有了大臂转速后，便可以根据大臂转速对电机的目标转速进行调整，以便大臂转速趋近大臂目标转速，从而实现对于塔式起重机的大臂回转的精确控制，有利于提升塔式起重机的工作效率、安全性以及可靠性。

其中，根据大臂转速对电机的目标转速进行调整的具体形式可以为多种，本发明实施例在此不再赘述。

另外，通过上述步骤可以明确看出，本发明实施例中无需额外加入任何传感器，便可以精确计算得到大臂转速，实现成本较低。

本发明提供了一种塔式起重机回转控制方法，考虑到塔式起重机本身存在的柔性导致电机的输出转矩并不完全贡献至大臂转速，还会使得塔身产生扭转，因此本申请中将塔身扭转速度作为中间转换值，首先通过电机当前的输出转矩计算塔式起重机的塔身扭转速度，然后根据电机的实际转速与塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速，最后便可以根据大臂转速对电机的目标转速进行调整，以便大臂转速趋近大臂目标转速，从而实现对于塔式起重机的大臂回转的精确速度控制，有利于提升塔式起重机的工作效率、安全性以及可靠性。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，获取塔式起重机的电机当前的输出转矩具体为：

采集塔式起重机的电机的实时三相电流；

根据实时三相电流与电机实时的电机旋转角度计算电机的转矩电流；

根据转矩电流计算电机当前的输出转矩。

具体的，考虑到通过电机的三相电机可以计算出电机的转矩电流，进而计算出电机的输出转矩，因此本发明实施例中可以基于原有的电流传感器采集塔式起重机的电机的实时三相电流，然后根据实时三相电流与电机实时的电机旋转角度计算电机的转矩电流，最后根据转矩电流计算电机当前的输出转矩，具有成本低且准确度高等优点。

其中，根据实时三相电流与电机实时的电机旋转角度计算电机的转矩电流具体为：

具体的，根据转矩电流计算电机当前的输出转矩具体可以为：

T

其中，T

其中，i

当然，除了该具体方式外，获取塔式起重机的电机当前的输出转矩还可以为其他方式，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，根据输出转矩以及塔式起重机的扭转刚度系统计算塔式起重机的塔身扭转速度具体为：

获取根据电机负载转矩的表达式以及电机转动惯量的表达式得到的输出转矩关于电机负载转矩以及电机转动惯量的表达式；

在忽略电机转动惯量的前提下，根据输出转矩关于电机负载转矩以及电机转动惯量的表达式，计算塔式起重机的塔身扭转速度。

具体的，考虑到通过电机负载转矩的表达式以及电机转动惯量的表达式得到的输出转矩关于电机负载转矩以及电机转动惯量的表达式比较准确，因此本发明实施例中可以获取根据电机负载转矩的表达式以及电机转动惯量的表达式得到的输出转矩关于电机负载转矩以及电机转动惯量的表达式，又考虑到电机转动惯量相对于大臂惯量(电机负载转矩)可以忽略不计，因此本发明实施例中可以在忽略电机转动惯量的前提下，根据输出转矩关于电机负载转矩以及电机转动惯量的表达式，计算塔式起重机的塔身扭转速度。

具体的，根据电机负载转矩的表达式以及电机转动惯量的表达式得到的输出转矩关于电机负载转矩以及电机转动惯量的表达式具体为：

具体的，电机负载转矩的表达式为：

电机转动惯量的表达式为：

其中，T

作为一种优选的实施例，输出转矩关于电机负载转矩以及电机转动惯量的表达式具体为：

其中，T

具体的，通过该表达式可以高效准确地计算出电机输出转矩，而等式右侧的第二项(电机转动惯量)可以忽略，那么“在忽略电机转动惯量的前提下，根据输出转矩关于电机负载转矩以及电机转动惯量的表达式，计算塔式起重机的塔身扭转速度”具体为：

在忽略电机转动惯量的前提下，将输出转矩关于电机负载转矩以及电机转动惯量的表达式中的电机转动惯量置为零，也即得到：

然后对塔身形变角度

作为一种优选的实施例，根据输出转矩以及塔式起重机的抗扭曲刚度计算塔式起重机的塔身扭转速度之后，根据电机的实际转速与塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速之前，该塔式起重机回转控制方法还包括：

对塔身扭转速度进行低通滤波；

根据电机的实际转速与塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速具体为：

根据电机的实际转速与经过低通滤波后的塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速。

具体的，考虑到塔机形变角速度可以会受到其他信号的电磁干扰，因此本发明实施例中可以对塔身扭转速度进行低通滤波，然后根据电机的实际转速与经过低通滤波后的塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速，有利于进一步提升塔式起重机回转控制的精度。

作为一种优选的实施例，根据电机的实际转速与经过低通滤波后的塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速具体为：

ω

其中，ω

具体的，通过将电机的实际转速与经过低通滤波后的塔身扭转速度相加可以快速准确的得到大臂转速。

当然，除了该方式外，根据电机的实际转速与经过低通滤波后的塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速还可以为其他类型，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，根据电机的实际转速与塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速之后，该塔式起重机回转控制方法还包括：

判断大臂转速与预设大臂目标转速的差值是否大于预设阈值；

若不大于，将计数值置为初始值；

若大于，将计数值加一；

判断计数值是否达到预设数值；

若达到，则控制提示器提示控制失效。

具体的，考虑到大臂转速可能出现长时间无法趋近于大臂目标转速的情况，因此本发明实施例中可以在大臂转速与预设大臂目标转速的差值大于预设阈值的情况下将计数值加一，并在计数值达到预设数值时控制提示器提示控制失效，以便工作人员及时展开检修，防止大臂转速出现长时间失控的情况，进一步提高了安全性以及工作效率。

其中，提示器可以为多种类型，例如可以为显示器等，本发明实施例在此不做限定。

请参考图2，图2为本发明提供的一种塔式起重机回转控制装置的结构示意图，该塔式起重机回转控制装置包括：

获取模块21，用于获取塔式起重机的电机当前的输出转矩；

第一计算模块22，用于根据输出转矩以及塔式起重机的扭转刚度系统计算塔式起重机的塔身扭转速度；

第二计算模块23，用于根据电机的实际转速与塔身扭转速度计算塔式起重机的大臂转速；

调整模块24，用于根据大臂转速对电机的目标转速进行调整，以便大臂转速趋近大臂目标转速。

对于本发明实施例提供的塔式起重机回转控制装置的介绍请参照前述的塔式起重机回转控制方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

请参考图3，图3为本发明提供的一种塔式起重机回转控制设备的结构示意图，该塔式起重机回转控制设备包括：

存储器31，用于存储计算机程序；

处理器32，用于执行计算机程序时实现如前述实施例中塔式起重机回转控制方法的步骤。

对于本发明实施例提供的塔式起重机回转控制设备的介绍请参照前述的塔式起重机回转控制方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述实施例中塔式起重机回转控制方法的步骤。

对于本发明实施例提供的计算机可读存储介质的介绍请参照前述的塔式起重机回转控制方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。