專利名稱：一種雙臺起重機協(xié)同作業(yè)載荷分配優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及起重機載荷分配優(yōu)化領(lǐng)域，特別是一種雙臺起重機協(xié)同作業(yè)載荷分配優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
起重機作為一種不可或缺的工程機械，在石油化工、電力建設(shè)、水利水電、橋梁施工等國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮中重要作用。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國各行各業(yè)方興未艾，尤其是冶金、核電、碼頭等方面建設(shè)規(guī)模越來越大，大型吊裝日益增多，作業(yè)環(huán)境日益復雜，單臺起重機往往滿足不了作業(yè)需求，雙機或者多機吊裝日益增多。目前，雙機吊裝往往采取人工編制吊裝作業(yè)方案，依靠人工經(jīng)驗協(xié)調(diào)完成吊裝。而且雙機吊裝缺乏有效的、科學的理論指導，僅憑人工經(jīng)驗，具有主觀性和片面性，不能充分保障吊裝作業(yè)的安全進行，而且效率非常低，增加了吊裝的成本。雙機吊裝作業(yè)復雜，隨著吊點速度和作業(yè)方位的變化，作用于某個吊點的載荷可能發(fā)生變化，從而因載荷分布不均而發(fā)生斷臂等危險事故。在這種情況下，一方面有必要分析雙機協(xié)調(diào)吊裝作業(yè)過程的動態(tài)載荷，防止某臺起重機過載而發(fā)生危險事故，從而提出合理的雙機協(xié)同吊裝作業(yè)載荷分配策略，科學、有效指導實際吊裝作業(yè)。另一方面研發(fā)一套基于虛擬現(xiàn)實的協(xié)同吊裝仿真系統(tǒng)，通過協(xié)同吊裝作業(yè)過程的三維仿真，輔助吊裝作業(yè)方案的制定，對降低雙機協(xié)同吊裝風險 也有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種雙臺起重機協(xié)同作業(yè)載荷分配優(yōu)化方法，計算雙臺汽車起重機吊裝過程中載荷的分配并進行載荷分配優(yōu)化，制定吊裝作業(yè)方案，指導實際吊裝，進一步降低雙機協(xié)同吊裝風險。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種雙臺起重機協(xié)同作業(yè)載荷分配優(yōu)化方法，該方法為:I)三維場景建模:提供多機型起重機數(shù)據(jù)，以模型數(shù)據(jù)文件的形式建立起重機模型庫；2)起重機選型:用戶根據(jù)工況從起重機模型庫中選擇符合吊裝要求的主起重機和輔起重機；3)起重機配置:根據(jù)負載能力、起升高度的吊裝作業(yè)要求配置兩臺起重機伸縮臂的伸縮比、配重；4)雙臺起重機協(xié)同吊裝動作計算:應用逆運動學原理，根據(jù)設(shè)備的期望運動，即雙機起升、雙機翻轉(zhuǎn)、雙機旋轉(zhuǎn)，確定兩臺起重機的協(xié)同動作序列；5)雙臺起重機協(xié)同吊裝參數(shù)計算:根據(jù)靜力學原理計算兩臺起重機在雙機起升、雙機翻轉(zhuǎn)、雙機旋轉(zhuǎn)時的載荷；
6)雙臺起重機協(xié)同吊裝載荷分配優(yōu)化計算:根據(jù)雙臺起重機的參數(shù)信息和吊裝物的重量進行雙臺起重機載荷分配優(yōu)化計算:①設(shè)f(Φ，爐)為雙機協(xié)同作業(yè)載荷分配優(yōu)化的目標函數(shù)，求/(#，爐)的最小值，
權(quán)利要求
1.一種雙臺起重機協(xié)同作業(yè)載荷分配優(yōu)化方法，其特征在于，該方法為: 1)三維場景建模:提供多機型起重機數(shù)據(jù)，以模型數(shù)據(jù)文件的形式建立起重機模型庫； 2)起重機選型:用戶根據(jù)工況從起重機模型庫中選擇符合吊裝要求的主起重機和輔起重機； 3)起重機配置:根據(jù)負載能力、起升高度的吊裝作業(yè)要求配置兩臺起重機伸縮臂的伸縮比、配重； 4)雙臺起重機協(xié)同吊裝動作計算:應用逆運動學原理，根據(jù)設(shè)備的期望運動，即雙機起升、雙機翻轉(zhuǎn)、雙機旋轉(zhuǎn)，確定兩臺起重機的協(xié)同動作序列； 5)雙臺起重機協(xié)同吊裝參數(shù)計算:根據(jù)靜力學原理計算兩臺起重機在雙機起升、雙機翻轉(zhuǎn)、雙機旋轉(zhuǎn)時的載荷； 6)雙臺起重機協(xié)同吊裝載荷分配優(yōu)化計算:根據(jù)雙臺起重機的參數(shù)信息和吊裝物的重量進行雙臺起重機載荷分配優(yōu)化計算: ①設(shè)/(#，爐)為雙機協(xié)同作業(yè)載荷分配優(yōu)化的目標函數(shù)，求/(#，爐)的最小值，即:min|/(^ ^)=kt*.+k2* ^ I 其 中，kl 和 k2 為分配系數(shù)，且 kl+k2=l, kl、 IfiW Zi(Ri)]，k2 e (0，I), ^(R1)和f2(R2)分別為主、輔起重機額定起重量與吊裝幅度的關(guān)系，根據(jù)最小二乘擬合原理得到 /(片)=α0 +α,Λ, +O2Ri2，J2(R2)=^ +Ij1R2 +b2R{,其中，系數(shù) aQ，a” a2、Ibpb2根據(jù)實際工況表計算得出； ②根據(jù)力與力矩平衡的原理，求得主起重機的拉力Fa和輔起重機的拉力Fb: ^ (； hGr A = —1---tan φ2d < F _ G hG , Hmip 其中，G為吊裝物重量，h為兩臺起重機吊耳軸線距吊裝物重心軸線的距離，d為主起重機和輔起重機兩個吊裝點的軸線距離，_為吊裝物繞y軸旋轉(zhuǎn)的角度； ③各起重機載荷應小于各自的額定載荷，即滿足的如下約束關(guān)系:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臺起重機協(xié)同作業(yè)載荷分配優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟I)中，三維場景建模分為兩種:I) OpenGL提供繪制的長方體、圓柱、圓錐、圓環(huán)、球五種基本幾何體；2)除長方體、圓柱、圓錐、圓環(huán)、球五種基本幾何體之外的模型，通過Pro/E制作模型文件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臺起重機協(xié)同作業(yè)載荷分配優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟4)中，兩臺起重機的協(xié)同動作序列計算過程如下: I)雙機起升的狀態(tài)包括同步起升和不同步起升: 同步起升狀態(tài)變化如下式:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臺起重機協(xié)同作業(yè)載荷分配優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟5)中，兩臺起重機在雙機起升、雙機翻轉(zhuǎn)、雙機旋轉(zhuǎn)時的載荷分別為: 1)雙機起升時主起重機的拉力Fa和輔起重機的拉力Fb分別為:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙臺起重機協(xié)同作業(yè)載荷分配優(yōu)化方法，步驟為三維場景建模；起重機選型；起重機配置；雙臺起重機協(xié)同吊裝動作計算；雙臺起重機協(xié)同吊裝參數(shù)計算；載荷分配優(yōu)化；達到吊裝目標點；吊裝結(jié)束。本發(fā)明首先通過分析影響額定起重量的影響因素，建立額定起重量的關(guān)系模型；其次通過分析協(xié)同作業(yè)過程，結(jié)合起重機動力學特性，研究協(xié)同作業(yè)過程各起重機實時載荷模型，同時對載荷分配進行優(yōu)化，提高了吊裝過程的安全性。
文檔編號G06Q10/04GK103226740SQ20131015292
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者安劍奇, 陳詩桓, 于艷, 林藝輝, 朱露莎 申請人:中南大學