Aparato de control de grúa.

Aparato de control de grúa para una grúa donde la carga está suspendida en un cable de grúa desde un punto desuspensión del cable de la grúa,

que comprende un observador para estimar al menos la posición y/o velocidad dela carga desde al menos una entrada de detector de un primer detector al utilizar un modelo físico de la cargasuspendida en el cable de la grúa, caracterizado porque

El modelo físico del observador utiliza la posición de la carga y/o la velocidad de la carga como una variable deestado.

Aparato de control de grua.

La presente invencion esta dirigida a un aparato de control de grua para una grua donde la carga esta suspendida en un cable de una grua desde un punto de suspension del cable de la grua.

Para el control de la grua, la informacion exacta de la posicion y/o la velocidad de la carga es de gran importancia. Sin embargo, esta posicion y/o velocidad de la carga puede usualmente no ser medida directamente, sino que tiene que ser calculada de las mediciones que no describen directamente la posicion de la carga y/o la velocidad de la carga sino de cantidades relacionadas.

Por ejemplo, en muchos aparatos de control de grua, el angulo del cable y/o la velocidad del angulo del cable se miden por un detector, del cual se calcula la posicion y/o la velocidad de la carga. Por ejemplo, un giroscopio localizado en el rodillo de leva de un cable se puede utilizar para medir la velocidad angular del cable.

Sin embargo, debido al ruido de la medicion y a otras incertidumbres, un modelo puramente cinematico para calcular la posicion y/o la velocidad de la carga de lo introducido por el detector es a menudo insuficiente para suministrar la exactitud requerida por las aplicaciones de control de grua usuales.

Por lo tanto, observadores de estado se han utilizado para estimar al menos la posicion y/o velocidad de la carga desde lo ingresado por el detector al utilizar un modelo fisico de la carga suspendida en el cable de la grua. Un ejemplo de tal sistema es el mostrado en el documento DE 100 641 82.

Tales observadores usualmente utilizan el angulo del cable y/o la velocidad del angulo de cable como variables de estado, en razon a que esto simplifica los calculos de las senales de medicion esperadas de los detectores, que se relacionan con las mismas cantidades. La posicion de la carga y/o la velocidad es luego derivada de estas variables de estado.

La presente invencion esta dirigida a mejorar tal aparato de control de grua que comprende un observador para destinar al menos la posicion y/o la velocidad de la carga.

Ese objeto se resuelve mediante un aparato de control de grua de acuerdo a la reivindicacion 1.

Las realizaciones preferidas de la presente invencion son la materia objeto de las reivindicaciones dependientes.

La presente invencion muestra un aparato de control de grua para una grua donde la carga esta suspendida en un cable de grua desde un punto de suspension del cable de la grua. El aparato de control de grua comprende un observador para estimar al menos la posicion y/o la velocidad de la carga desde al menos lo introducido por el detector en un primer detector al utilizar un modelo fisico de la carga suspendida en el cable de la grua. El aparato de control de la grua de la presente invencion se caracteriza porque el modelo fisico del observador utiliza la posicion de la carga y/o la velocidad de la carga como una variable de estado. Los inventores de la presente invencion se han dado cuenta que esta eleccion del vector de estado tiene un fuerte impacto en los valores de entrada necesarios para el observador.

En particular, los inventores de la presente invencion se han dado cuenta de que si el angulo del cable y su derivada se utilizan como variables de estado, las dinamicas del vector de estado dependeran directamente de la aceleracion del punto de suspension del cable. En contraste, si la posicion de carga y/o la velocidad de la carga son utilizados como variables de estado, como en el observador de la presente invencion, las dinamicas de este estado dependeran, al menos en una primera aproximacion de orden, solamente de la posicion del punto de suspension del cable y no de la aceleracion del punto de suspension del cable.

Este fenomeno se puede entender mejor cuando uno mira el impacto del movimiento del punto de suspension del cable en el angulo del cable de una parte, y en la posicion de la carga de otra parte: es evidente que un movimiento del punto de suspension del cable tendra un efecto inmediato en el angulo del cable, mientras que la carga, en razon de su inercia, permanecera al menos en su posicion. Por lo tanto, el observador de la presente invencion, donde la posicion de la carga y/o la velocidad de la carga son utilizadas como variables de estado, dependera menos o no 45 finalmente de la aceleracion del punto de suspension del cable.

En implementaciones industriales, la posicion del punto de suspension es usualmente medible con alta precision. Sin embargo, la aceleracion del punto de suspension no es tan facil de cuantificar. Los metodos de diferenciacion consiguen estar muy involucrados cuando estos se diferencias dos veces. Los modelos de accionador que reconstruyen la aceleracion de las corrientes de valvula y los modelos de friccion tambien conllevan grandes

incertidumbres. La presente invencion por lo tanto suministra un mejor diseno de observador, porque el observador depende menos o nada de este valor.

En una realizacion preferida, la presente invencion suministra un aparato de control de grua para controlar la posicion y/o velocidad de la carga suspendida en la cuerda al utilizar un control de retroalimentacion, donde la posicion y/o la velocidad de la carga se determinan por el observador y se utiliza como retroalimentacion. La presente invencion utiliza un diseno de observador donde el sistema de coordenadas inercial se utiliza para modelar la oscilacion de la carga. Esto elimina la necesidad de medir la aceleracion de la punta de la pluma y por lo tanto mejora el desempeno del observador durante las fases de aceleracion.

En una realizacion preferida de la presente invencion, el observador utiliza la posicion del punto de suspension del

cable como una entrada. En particular, en la presente invencion, el modelo fisico del observador describe las dinamicas de la posicion de la carga y/o la velocidad de la carga en dependencia de la posicion del punto de suspension del cable utilizando un modelo de dinamicas de pendulo de la carga suspendia en el cable.

La posicion del punto de suspension del cable utilizada como una entrada para el observador de la presente invencion se puede calcular desde al menos una entrada del detector de un segundo detector. Por ejemplo, este detector puede medir un angulo de plegado y/o de giro de la pluma de la grua. Alternativamente o adicionalmente, las senales de control para los accionadores para controlar la posicion del punto de suspension del cable se puede utilizar para determinar la posicion del punto de suspension del cable.

El modelo fisico utilizado en el observador puede ser un modelo lineal de la carga suspendida sobre la cuerda, por ejemplo, un modelo de pendulo lineal. Sin embargo, una realizacion preferida del modelo fisico es un modelo no lineal.

El observador de la presente invencion puede utilizar la velocidad del punto de suspension del cable como una entrada. En particular, esta velocidad del punto de suspension del cable podria ser necesaria como una entrada si se utiliza un modelo no lineal y/o si la velocidad del cable se mide mediante el primer detector. La velocidad del punto de suspension del cable puede por ejemplo ser calculada numericamente de la posicion medida del punto de suspension del cable o de los modelos de accionador que reconstruyen la velocidad desde las corrientes de la valvula.

Sin embargo, en una realizacion preferida, el observador de la presente invencion es independiente de la aceleracion del punto de suspension del cable. De esta manera, se evitan las grandes incertidumbres involucradas para obtener esta aceleracion.

Esto es posible en la presente invencion porque la aceleracion del punto de suspension del cable solo juega un papel menor para las variables de estado utilizadas para el observador. Se tiene que notar que cuando se utiliza un modelo no lineal exacto, la aceleracion del punto de suspension del cable juega un papel en ordenes mayores de las dinamicas de la posicion de carga y/o la velocidad de carga. Sin embargo, en la presente invencion, la aceleracion del punto de suspension del cable se puede ajustar a 0 sin un deterioro significativo del resultado del modelo. Por lo tanto, cuando se utiliza un modelo no lineal, la aceleracion del punto de suspension del cable se ajusta preferiblemente a 0.

El observador de la presente invencion preferiblemente trabaja como sigue: este predice un estado futuro del sistema con base en la estimacion actual del estado del sistema y las entradas, en donde estas entradas pueden comprender una entrada previa del detector o el primer detector y/o la posicion del punto de suspension del cable, y

puede comprender datos adicionales. Adicionalmente, el observador predice un valor del detector futuro del primer detector. La diferencia entre la medicion real... [Seguir leyendo]

1. Aparato de control de grua para una grua donde la carga esta suspendida en un cable de grua desde un punto de suspension del cable de la grua, que comprende un observador para estimar al menos la posicion y/o velocidad de la carga desde al menos una entrada de detector de un primer detector al utilizar un modelo fisico de la carga suspendida en el cable de la grua, caracterizado porque El modelo fisico del observador utiliza la posicion de la carga y/o la velocidad de la carga como una variable de estado.

2. El aparato de control de grua de acuerdo a la reivindicacion 1, en donde el observador utiliza la posicion del punto de suspension del cable como una entrada y/o en donde el modelo fisico del observador describe las dinamicas de la posicion de la carga y/o la velocidad de la carga e independencia de la posicion del punto de suspension del cable utilizando un modelo de las dinamicas del pendulo de la carga suspendida en el cable.

3. Aparato de control de grua de acuerdo a la reivindicacion 2, en donde la posicion del punto de suspension del cable se calcula de al menos una entrada de detector de un segundo detector y/o de las senales de control para los accionadores que controlan la posicion del punto de suspension del cable.

4. Aparato de control de grua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el modelo fisico es un modelo no lineal y/o en donde el observador utiliza la velocidad del punto de suspension del cable como una entrada.

5. Aparato de control de grua de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el observador es independiente de la aceleracion del punto de suspension del cable.

6. Aparato de control de grua de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el observador comprende un modelo de afectacion para el desfase del detector y/o las oscilaciones de cuerda del cable para predecir los valores de medicion del primer detector.

º. Aparato de control de grua de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el modelo fisico del observador se basa en la dinamica del doble pendulo de la carga suspendida en los medios de suspension 25 suspendidos en el cable.

8. Aparato de control de grua de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde una posicion de carga absoluta y/o una velocidad de carga absoluta en un sistema de coordenadas que es independiente de la posicion del punto de suspension del cable se utiliza como una variable de estado y/o donde el angulo del cable no se utiliza como variable de estado.

º. Aparato de control de grua de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el primer detector mide el angulo del cable y/o la velocidad del angulo del cable, en donde el detector es preferiblemente un giroscopio y/o se localiza en un rodillo de leva del cable, en particular un rodillo de leva de cable unido a la punta del pescante en la grua mediante una junta de cardan.

10. Aparato de control de grua de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el 35 observador utiliza un filtro extendido Kalman para estimar la posicion de carga y/o la velocidad de carga.

11. Aparato de control de grua de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende un control anti balanceo para evitar el movimiento de pendulo y rotacional no deseado de la carga y/o un modulo de planeacion de trayectoria para planear las trayectorias de la carga suspendida en el cable, en donde preferiblemente el control anti balanceo y/o el modulo de planeacion de la trayectoria se basan en la estimacion de la posicion y/o la velocidad de la carga suministrada por el observador.

12. Aparato de control de grua de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, para una grua que tiene un pescante que tiene un eje de plegado horizontal y/o un eje de rotacion vertical y/ en donde la longitud del cable se puede controlar utilizando un cabrestante de izado, en donde preferiblemente el cable se dirige desde el cabrestante de izado alrededor del punto de suspension del cable localizado en la punta del pescante.

13. Metodo de control de grua, en particular un metodo de control de grua que utiliza un aparato de control de grua de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, para una grua donde la carga se suspende sobre un cable de grua desde el punto de suspension de la grua, en donde se utiliza un observador para estimar al menos la posicion y/o velocidad de la carga desde al menos una entrada de detector al utilizar un modelo fisico de la carga suspendida sobre el cable de grua,

caracterizada porque el modelo fisico del observador utiliza la posicion de carga y/o la velocidad de carga como una variable de estado.

14. Software de control de grua, en particular software de control de grua en un medio de almacenamiento leible por ordenador, que comprende implementar un codigo en un aparato de control de grua o un metodo de control de grua de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

15. Grua que comprende un aparato de control de grua de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.