➢ 摇摆即振动，减摇即减振。机器的减振问题是个 已经研究了几十年，甚至几百年的大课题。
➢ 最早的起重机防摇摆控制系统: 90年代, 美国麻省理工学院为 美国能源部国家实验室核反应 堆实验装置的遥控核起重机研 制安装了防摇摆控制系统。
起重机防摇摆控制：一点发展历史
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➢ 开发防摇摆技术的公司主要有： Innocrane (芬兰，已由科尼收购） SmartCrane (美国USA, 港机) CePlus (德国，已由西门子接收) ABB Seoho (韩国) 卫华（中国）
小车水平 运动位置
载荷水平 运动位置
河南卫华 龚志明
WEI HUA POSICAST控制方法在防摇摆控制的应用
小车水平 运动速度
载荷水平 运动速度
防摇控制（开环）基本方法：控制大小车速度
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POSICAST控制方法在防摇摆控制的应用：加速过程
小车加速
（假设加速
时间为零）
起始状态：
小车速度 vc=0 小车
2. 自主研发成功起重机高精度精确自动定位控制 技术，控制精度达2毫米，达国际领先水平。
3. 自主研发成功防摇摆精确自动定位控制技术， 世界首创、填补在此领域中的技术空白。
视频3分钟
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防摇摆自动定位电气控制系统
精确防摇摆，精确自动定位
PLC
系统概要：
常规操作
✓ 双钩，全变频
电控电路
✓ 手动操作防摇摆
✓ 自动定位防摇摆
通信总线
主升 变频器
副升 变频器
主升 编码器
小车 变频器
副升 编码器
大车 变频器
小车 编码器
大车 编码器
主升电机
副升电机
小车电机
大车电机
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防摇摆自动定位电气控制系统
精确防摇摆，精确自动定位
PLC 常规操作 电控电路
通信总线
主升 变频器
主升 编码器
副升 变频器
副升 编码器
vc=V/2
小车匀速运行 vc=V/2
小车加速 （假设加速 时间为零）
小车匀速运行
vc=V/2
vc=V
载荷
起始状态： 载荷速度 vm=0
vm=0
最大摆角时 vm=V/2
vm=V
vm=V
防摇控制（开环）基本方法：控制大小车速度
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POSICAST控制方法在防摇摆控制的应用：减速过程
小车减速
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变
PL C
频 器
电气电路
编码器 小车 大车
操作设备
载荷
POSICAST控制方法：消除阶跃响应的超调
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O.J.M. Smith (U. Calif. Berkeley 终身教授) 50年代 提出POSICAST控制方法：
输入
二阶线性系统响应（单频阻尼振动）
输出
WEI HUA POSICAST控制方法在防摇摆控制的应用
（假设减速
时间为零） 起始状态：
小车速度 vc=V 小车
vc=V/2
小车匀速运行 vc=ห้องสมุดไป่ตู้/2
小车减速 （假设减速 时间为零）
小车匀速运行
vc=V/2
vc=0
载荷
起始状态： 载荷速度 vm=V
vm=V
最大摆角时 v2=0 vm=V/2
v2=0
防摇控制（开环）基本方法：控制大小车速度
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还有其他各种控制小车速度的方法来防摇，例如：
小车： 加速
匀速
减速
停止
加速 匀速
vc=0 vc=V
vc=V
vc=0
vc=0
vc=V
载荷 vm=0
vm=0
vm=V/2 vm=V/2
河南卫华 龚志明
vm=V
vm=V
起重机载荷摇摆特能分析：近似简单单摆
小车
vc ac
Lθ
载荷 F=mg
vm am
f =mg sinθ + d Lθ’ f =m am
ωd : 载荷摇摆频率 ζ : 载荷摇摆阻尼比
载荷摇摆幅值衰减：exp(- t/τ) τ : 载荷摇摆幅值衰减时间常数
sin , cos 1 vm vc cos L vc L am ac L
mg sin dL m ac L
mL dL mg mac
d m
g L
1 L
ac
2 n n2 Kac
ωn ωd
α
σ
n
g, L
打过一次交道 便是永远朋友
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起重机防摇摆及 防摇摆自动定位控制系统
河南卫华重型机械股份有限公司 龚志明
每台起重机都有载荷摇摆问题！
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集装箱起重机的防摇定位
每台起重机都有载荷摇摆问题！
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车间的各种行车的防摇定位
河南卫华 龚志明
起重机防摇摆控制：一点发展历史
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通信总线
主起升 副起升 编码器 编码器
小车 变频器
主起升 电机
副起升 电机
小车电机
大车 变频器
大车电机
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变频车安装防摇摆控制系统 需要增加的主要电气元件 精确防摇摆，减摇95%以上
小车 变频器
小车 编码器
大车 变频器
大车 编码器
主升电机
副升电机
小车电机
大车电机
可选用不同品牌的变频器： 施耐德，西门子，ABB，三菱，SEW 安川，台达，汇川，等
河南卫华 龚志明
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普通桥式起重机防摇摆电气控制系统
精确防摇摆，减摇95%以上
PLC
常规操作 电控电路
系统概要： ✓ 大小车变频 ✓ 双钩 ✓ 无自动定位
d cos , 2nm
n , d n2 2 n 1 2 ,
1 2m d
起重机载荷摇摆系统分析
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=？
➢实际起重机载荷的摇摆特性比简单单摆要复杂得多。 ➢更好的起重机防摇摆控制方法一直在摸索研究。
河南卫华防摇摆自动定位控制系统
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1. 自主研发成功防摇摆控制技术，使起重机载荷 摇摆的幅度减少95%以上（实测摇摆角小于0.2 度），达国际领先水平。
起重机防摇摆控制：基本方案分二两类
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➢ 闭环控制：测量载荷摇摆角度，反馈控制，复杂，很贵， 市场推广困难。
控制器
动力驱动
大车小车 运行速度
摇摆角 载荷运动
摇摆角测量
➢ 开环控制：只需控制大小车的运行速度，简单有效，市 场推广有潜力。
控制器
动力驱动
大车小车 运行速度
摇摆角 载荷运动
起重机防摇摆控制系统示意图（开环控制）
WEI HUA 安装防摇摆控制系统的好处
➢ 主要好处： 可大幅度地提高起重机使用的生产效率，提高起重机使用 的安全性，降低货物损坏及人员受伤害的风险 使需要起重机设备的各种生产工艺过程实现高度自动化成 为可能
➢ 额外好处： ✓ 减少起重机的点动操作，延长起重机的使用寿命 ✓ 提高起重机安全运行速度，因而进一步提高生产效率 ✓ 易于掌握和操作，减少对操作员工的培训时间，减少操 作员工的工作劳动强度