Escalera de placa giratoria.

Método para controlar el accionamiento de una escalera de placa giratoria o de una plataforma de mástil telescópico con el fin de suprimir las oscilaciones en las partes de la escalera o en las partes del mástil telescópico,

teniendo una parte inferior y una parte superior y comprendiendo

- unidades de accionamiento de las partes de escalera o de las partes del mástil telescópico, y

- sensores de bandas de medición de la expansión para detectar el estado de flexión del conjunto de escalera o del mástil telescópico que se fijan a una parte inferior del conjunto de escalera o mástil telescópico

- un controlador que implementa un control del movimiento de las partes de escalera o de las partes del mástil telescópico, caracterizado por

- un giroscopio fijado a una parte superior de la escalera de placa giratoria o mástil telescópico para medir la velocidad angular en diferentes direcciones espaciales

comprendiendo el método las etapas de:

- realizar un modelo dinámico que simula una distribución de masa del conjunto de escalera o mástil telescópico, en base a ecuaciones diferenciales, para calcular los valores de control ideales para dichas unidades de accionamiento para el movimiento esencialmente libre de oscilación de la escalera o mástil telescópico, teniendo todos los valores de estado (x1 - x4) medibles;

- obtener los valores de las señales de dicho giroscopio y de dichos sensores de bandas de medición de la expansión,

- utilizar los valores de los sensores de estructura del observador, obtenidos por dicho modelo dinámico, que adicionalmente reúne ambos valores medidos, para estimar qué componentes de amplitud conforman los modos de la oscilación de la escalera o del mástil telescópico,

- obtener una relación funcional directa entre los valores medidos en las bandas de medición de la expansión y en el giroscopio, y las amplitudes de los dos primeros modos que conforman una oscilación para estabilizar el sistema.

Escalera de placa giratoria

[0001] La presente invención se refiere a una escalera de placa giratoria, una plataforma telescópica o similar, con un conjunto de escalera telescópica o mástil telescópico y, posiblemente, a una jaula de pasajeros unida a la misma, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

[0002] Específicamente, la invención se refiere a una escalera de placa giratoria, por ejemplo una escalera contra incendios con un brazo articulado flexible, o un sistema similar, tal como plataformas telescópicas o articuladas y equipos de rescate aéreos. Por lo general, estos sistemas se montan en un vehículo de tal manera que son giratorios y erguibles, y pueden estar provistos de un brazo articulado flexible que puede, además, ser telescópico con otro eje. El dispositivo de control es un sistema de control de trayectoria continua que mueve la jaula de pasajeros o la plataforma de elevación a lo largo de una trayectoria predeterminada en el área de funcionamiento de la escalera de placa giratoria o plataforma de elevación. Las oscilaciones y movimientos pendulares de la jaula de pasajeros y de la plataforma de elevación se amortiguan de manera activa.

[0003] Los dispositivos de control para escaleras giratorias, plataformas elevadas y similares se divulgan en los documentos DE 100 16 136 C2 y DE 100 16 137 C2, por ejemplo. Las oscilaciones en los elementos de la escalera se pueden suprimir si al menos un valor del conjunto de escalera se retroalimenta, a través de un controlador, a los valores de accionamiento para las unidades de accionamiento. Un dispositivo de pre-control representa el movimiento ideal de la escalera en un modelo dinámico en base a ecuaciones diferenciales, y calcula los valores de control ideales para las unidades de accionamiento de los elementos de la escalera, para permitir básicamente el movimiento de libre oscilación de la escalera. El documento DE 10 2005 042 721 A1 desvela un dispositivo de control de este tipo para una escalera de placa giratoria que, en el extremo de su conjunto de escalera, está provisto de un brazo articulado al que se fija una jaula de pasajeros. Sus características dinámicas se incluyen en el modelo dinámico utilizado para representar las características, permitiendo de este modo la configuración adecuada del dispositivo de control.

[0004] Las escaleras articuladas de la técnica anterior o similares se controlan hidráulica o electro-hidráulicamente por palancas de accionamiento manual. En el caso del dispositivo de control puramente hidráulico, la deflexión de la palanca de accionamiento manual se traduce directamente, a través del circuito de control hidráulico, en una señal de control proporcional para el bloque de control, que se ha concebido como una válvula proporcional. Se pueden utilizar elementos de amortiguación en el circuito de control hidráulico para hacer los movimientos menos bruscos y más suaves en transición. Sin embargo, estos no se pueden ajustar satisfactoriamente en toda el área de operación de la longitud de extensión y el ángulo de erección. Además, esto a menudo conlleva a ajustes fuertemente amortiguados con reacciones lentas.

[0005] Los dispositivos de control de trayectoria continua actuales influyen activamente en un movimiento contrario en el caso de la oscilación en el conjunto de escalera. Sin embargo, la oscilación solo se reconstruye a partir de una señal de banda de medición de la expansión, y el modelo en que se basa solo tiene en cuenta los componentes de oscilación fundamentales. Los modos más altos de oscilación no se consideran en la disposición de amortiguación de la oscilación de acuerdo con los documentos DE 100 16 136 C2 y DE 100 16 137 C2. Además, la reconstrucción del estado de flexión se basa únicamente en las señales de banda de medición de la expansión y en una reconstrucción derivada de la señal de presión de la unidad de accionamiento hidráulica. Para el presente caso, que implica la simulación de las oscilaciones armónicas, esto no siempre es suficiente.

[0006] La tarea de la presente invención es, por lo tanto, crear una escalera de placa giratoria, una plataforma de mástil telescópico o similar, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, en la que los estados de oscilación de la escalera o del mástil telescópico se pueden registrar y reconstruir con más precisión, de manera que las oscilaciones que se producen activamente (ya sea durante el movimiento o en reposo, causadas por ejemplo, por el viento o cambios en la carga) se puedan amortiguar, o que el extremo de la escalera con la jaula de pasajeros o plataforma de trabajo se pueda guiar a lo largo de una trayectoria predeterminada. El objetivo no solo es permitir la compensación de la oscilación fundamental, sino también amortiguar eficazmente los modos de oscilación.

[0007] De acuerdo con la invención, esta tarea se resuelve por una escalera de placa giratoria o plataforma de mástil telescópico con las características de la reivindicación 1.

[0008] De acuerdo con la invención, los sensores inerciales se fijan al conjunto de escalera o al mástil telescópico y/o a la jaula de pasajeros para detectar el estado de flexión del conjunto de escalera o del mástil telescópico. Los sensores inerciales se pueden fijar ya sea al conjunto de escalera o al mástil telescópico, a una jaula de pasajeros fijada a este último, o tanto al conjunto de escalera o mástil telescópico como a la jaula de pasajeros.

[0009] Una pluralidad de sensores inerciales para la medición de la velocidad angular en diferentes direcciones espaciales se proporcionan preferentemente en la jaula de pasajeros y/o en el extremo del conjunto de escalera o mástil telescópico conectado con la jaula de pasajeros.

[0010] De acuerdo con otra realización preferida, otros sensores inerciales se proporcionan en la jaula de pasajeros y/o en el extremo correspondiente del conjunto de escalera o mástil telescópico para medir la aceleración en varias direcciones espaciales.

[0011] El uso de, por ejemplo, una plataforma giroscópica en la parte superior de la escalera o parte de mástil telescópico, o en la jaula de pasajeros, que comprende hasta tres sensores en las direcciones espaciales cartesianas para la detección de la velocidad angular, ha demostrado ser particularmente ventajosa. Esta plataforma giroscópica se puede complementar con tres sensores de aceleración en las direcciones espaciales correspondientes.

[0012] En particular, la escalera de placa giratoria o plataforma de mástil telescópico de acuerdo con la presente invención comprende un dispositivo de pre-control que, cuando se hace funcionar la jaula de pasajeros, representa el movimiento ideal de la escalera o del mástil telescópico en un modelo dinámico, en base a ecuaciones diferenciales, y, utilizando el modelo dinámico, calcula los valores de control ideales para el accionamiento de las partes de la escalera o partes del mástil telescópico para el movimiento esencialmente de libre oscilación de la escalera o del mástil telescópico, simulando dicho modelo dinámico una distribución de masa del conjunto de escalera o mástil telescópico.

[0013] Como en el estado de la técnica, el control de la trayectoria continua con la amortiguación de oscilación activa de acuerdo con la invención se basa también en la idea básica de comenzar representando el comportamiento dinámico del sistema mecánico e hidráulico de la escalera de placa giratoria o plataforma de mástil telescópico en un modelo dinámico en base a ecuaciones diferenciales.

[0014] En contraste con las solicitudes DE 100 16 136 C2 y DE 100 16 137 C2, el enfoque utilizado para el modelo dinámico no es uno basado en un modelo de multi-elemento elástico como una aproximación del modelo paramétrico distribuido, sino que más bien las masas distribuidas del conjunto de escalera se modelan directamente. Al hacerlo así, la masa de la jaula de pasajeros todavía se puede tomar como la masa puntual.

[0015] También preferentemente, un módulo de planificación de trayectoria se utiliza para generar la trayectoria de movimiento de la escalera o del mástil telescópico en el área de funcionamiento, y transmite la trayectoria de movimiento en forma de funciones de tiempo para la posición de la jaula de pasajeros, velocidad de la jaula de pasajeros, aceleración de la jaula de pasajeros, sacudidas de la jaula de pasajeros y, posiblemente, derivación de las sacudidas de la jaula de pasajeros, a un bloque de pre-control que controla el accionamiento de las partes de escalera o de las partes del mástil telescópico.

[0016] Un ejemplo de una realización preferida de la invención se describirá en más detalle a continuación con referencia... [Seguir leyendo]

1. Método para controlar el accionamiento de una escalera de placa giratoria o de una plataforma de mástil telescópico con el fin de suprimir las oscilaciones en las partes de la escalera o en las partes del mástil telescópico, teniendo una parte inferior y una parte superior y comprendiendo

- unidades de accionamiento de las partes de escalera o de las partes del mástil telescópico, y

- sensores de bandas de medición de la expansión para detectar el estado de flexión del conjunto de escalera o del mástil telescópico que se fijan a una parte inferior del conjunto de escalera o mástil telescópico

- un controlador que implementa un control del movimiento de las partes de escalera o de las partes del mástil telescópico, caracterizado por

- un giroscopio fijado a una parte superior de la escalera de placa giratoria o mástil telescópico para medir la velocidad angular en diferentes direcciones espaciales

comprendiendo el método las etapas de:

- realizar un modelo dinámico que simula una distribución de masa del conjunto de escalera o mástil telescópico, en base a ecuaciones diferenciales, para calcular los valores de control ideales para dichas unidades de accionamiento para el movimiento esencialmente libre de oscilación de la escalera o mástil telescópico, teniendo todos los valores de estado (x1 - x4) medióles;

- obtener los valores de las señales de dicho giroscopio y de dichos sensores de bandas de medición de la expansión,

- utilizar los valores de los sensores de estructura del observador, obtenidos por dicho modelo dinámico, que adicionalmente reúne ambos valores medidos, para estimar qué componentes de amplitud conforman los modos de la oscilación de la escalera o del mástil telescópico,

- obtener una relación funcional directa entre los valores medidos en las bandas de medición de la expansión y en el giroscopio, y las amplitudes de los dos primeros modos que conforman una oscilación para estabilizar el sistema.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que un sistema paramétrico distribuido está representado por funciones intrínsecas.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que, dicho observador se obtiene mediante la inversión de una matriz (Z) de dichas funciones intrínsecas.

4. Escalera de placa giratoria o plataforma de mástil telescópico, teniendo una parte inferior y una parte superior y comprendiendo

- unidades de accionamiento de las partes de escalera o de las partes del mástil telescópico,

- un giroscopio fijado a una parte superior de la escalera de placa giratoria o mástil telescópico para medir la velocidad angular en diferentes direcciones espaciales y

- sensores de bandas de medición de la expansión para detectar el estado de flexión del conjunto de escalera o del mástil telescópico que se fijan a una parte inferior del conjunto de escalera o mástil telescópico

- un controlador que implementa un control del movimiento de las partes de escalera o de las partes del mástil telescópico,

caracterizado por que dicho controlador implementa un método de control para accionar la escalera de placa giratoria, plataforma de mástil telescópico, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.