本发明涉及起重机防摇摆控制领域，具体涉及一种基于正弦突变周期加速度输入的起重机防摇摆控制方法。
背景技术：
1、起重机是一种在垂直和水平方向上进行货物转移的重型器械，又称吊车、天吊，通常包括起升结构、行走机构、变幅机构和控制系统。起重机在运行过程中起重臂的震动会对起重吊钩造成一定的摇摆，并且受惯性力作用，负载也会发生偏摆，威胁操作人员和周围设备的安全。
2、为了解决这一难题，起重机防摇技术应运而生，传统的起重机用防摇摆装置包括手动式防摇摆、机械式防摇摆和电气式防摇摆，手动式防摇摆、机械式防摇摆存在着易损坏电气元件、降低使用寿命、结构复杂、稳定性差、体积和质量大、维修保养工作量大等各种不足，电气式防摇摆通过控制速度等命令信号以限制摆动，定位精准、减少操作人员工作强度，提高安全性和生产效率。
技术实现思路
1、为解决手动式防摇摆、机械式防摇摆的以上问题，本发明提供了一种电气式防摇摆技术，在小车保持现场允许的最大速度运行的同时，通过控制小车加速度来控制小车到达指定位置后摆角为零，整个系统开环控制无需外部设备，节约成本，效率高。
2、一种基于正弦突变周期加速度输入的起重机防摇摆控制方法，包括以下步骤：
3、s1，将小车运行过程分为静止、加速段、匀速段、减速段、停止，加速段分为正弦加速一段、匀加速段、正弦加速二段，减速段分为正弦减速一段、匀减速段、正弦减速二段，令小车加速度函数为。
4、s2，根据系统允许最大加速度、系统允许最大速度、系统允许最大摆角得到正弦加速度峰值。
5、s3，正弦加速一段小车加速度函数为，正弦加速一段时间为0 ~k， k为正弦加速时实际最大摆角处的节点时间。
6、s4，匀加速段小车加速度函数为，匀加速段时间为。
7、s5，正弦加速二段小车加速度函数为，正弦加速二段时间为， t为摆角周期。
8、s6，加速段截止后，控制小车匀速段小车加速度函数为0，匀速段时间为 nt， n为大于等于1的自然数。
9、s7，根据加速段、减速段的中心对称关系，正弦减速一段小车加速度函数为，正弦减速一段时间为， n为大于等于1的自然数， t为摆角周期。
10、s8，根据加速段、减速段的中心对称关系，匀减速段小车加速度函数为，匀减速段时间等于匀加速段时间。
11、s9，根据加速段、减速段的中心对称关系，正弦减速二段小车加速度函数为，正弦减速二段时间为， n为大于等于1的自然数， t为摆角周期。
12、进一步的，步骤s2中，正弦加速度峰值约束条件如下：
13、，
14、其中，为实际最大摆角，min为取最小值，为集合符号，为系统允许最大摆角，为系统允许最大加速度，g为重力加速度；
15、，
16、其中，为正弦加速度峰值，min为取最小值，为系统允许最大加速度，g为重力加速度，为实际最大摆角，为集合符号，为系统允许最大速度，为时间系数。
17、进一步的，步骤s3中，正弦加速一段小车加速度函数表达式为：
18、，
19、其中为正弦加速一段小车加速度函数；为正弦加速度峰值；sin为正弦函数；为时间系数； t为瞬时时间， k为正弦加速时摆角最大处节点时间。
20、摆角最大处节点时间 k计算如下：
21、摆角加速度随时间变化函数、小车加速度随时间变化函数和摆角随时间变化函数为：
22、，
23、其中， l为摆长，为摆角加速度随时间变化的函数，为小车加速度随时间变化的函数，g为重力加速度，为摆角随时间变化的函数。
24、振动频率计算公式为：
25、，
26、其中，为振动频率，g为重力加速度， l为摆长；
27、根据上述可得：
28、，
29、其中，为摆角随时间变化的函数，为摆角速度随时间变化的函数，为正弦加速度峰值，为时间系数，为振动频率，g为重力加速度，sin为正弦函数，cos为余弦函数， t为瞬时时间， t为摆角周期。
30、在0~ t时间内令上式中值最大且等于0，此时小车与负载相对静止，得：
31、，
32、其中 k为摆角最大处节点时间， t为摆角周期。
33、进一步的，步骤s4中，匀加速段小车加速度函数表达式为：
34、，
35、其中，为匀加速段小车加速度函数，为实际最大摆角，g为重力加速度。
36、由于为定值，因此匀加速段小车加速度函数取值与 t无关，则定义：
37、，
38、其中，为匀加速段小车加速度函数，为匀加速段小车加速度，为实际最大摆角，g为重力加速度。
39、匀加速段时间由小车总行驶距离、小车加速度共同决定，则的时间函数为：
40、，
41、其中，为匀加速段小车加速度，为匀加速段时间，为正弦加速度峰值，为时间系数， t为摆角周期， x为小车指定总距离。
42、根据求根公式得：
43、，
44、其中， a为时间函数的二次系数， b为时间函数的一次系数， c为时间函数的常数；
45、将
46、，
47、带入求根公式可得表达式为：
48、，
49、其中，为匀加速段时间，为正弦加速度峰值，为时间系数，为匀加速段小车加速度， t为摆角周期， x为小车指定总距离。
50、进一步的，步骤s5中，正弦加速二段小车加速度函数为表达式如下：
51、，
52、其中，为正弦加速二段小车加速度函数，为正弦加速度峰值；sin为正弦函数；为时间系数； t为瞬时时间；为匀加速段时间； t为摆角周期。
53、进一步的，步骤s7中，正弦减速一段小车加速度函数表达式为：
54、，
55、其中，为正弦减速一段小车加速度函数；为正弦加速度峰值；sin为正弦函数；为时间系数； t为瞬时时间， n为大于等于1的自然数， t为摆角周期，为匀加速段时间。
56、进一步的，步骤s8中，匀减速段小车加速度函数表达式为：
57、，
58、其中，为匀减速段小车减速度函数，为实际最大摆角，g为重力加速度；
59、由于为定值，因此匀减速段小车加速度函数取值与 t无关，则定义：
60、，
61、其中，为匀减速段小车加速度函数，为匀减速段小车加速度，为实际最大摆角，g为重力加速度。
62、进一步的，步骤s9中，正弦减速二段小车加速度函数表达式如下：
63、，
64、其中，为正弦减速二段小车加速度函数，为正弦加速度峰值，sin为正弦函数，为时间系数， t为瞬时时间，为匀加速段时间， n为大于等于1的自然数， t为摆角周期。
65、本发明的技术效果在于：
66、1.在客户允许的最大摆角、最大加速度、最大速度范围内控制小车到达指定位置后摆角为零；
67、2.系统属于开环控制，无需外安装传感器装置，成本低；
68、3.小车速度能够达到现场允许最大速度，提高运输效率。
1.一种基于正弦突变周期加速度输入的起重机防摇摆控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于正弦突变周期加速度输入的起重机防摇摆控制方法，其特征在于，所述s2中，正弦加速度峰值约束条件如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于正弦突变周期加速度输入的起重机防摇摆控制方法，其特征在于，所述s3中，正弦加速一段小车加速度函数表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种基于正弦突变周期加速度输入的起重机防摇摆控制方法，其特征在于，所述s4中，匀加速段小车加速度函数表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种基于正弦突变周期加速度输入的起重机防摇摆控制方法，其特征在于，所述s5中，正弦加速二段小车加速度函数为表达式如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于正弦突变周期加速度输入的起重机防摇摆控制方法，其特征在于，所述s7中，正弦减速一段小车加速度函数表达式为：
7.根据权利要求1所述的一种基于正弦突变周期加速度输入的起重机防摇摆控制方法，其特征在于，所述s8中，匀减速段小车加速度函数表达式为：
8.根据权利要求1所述的一种基于正弦突变周期加速度输入的起重机防摇摆控制方法，其特征在于，所述s9中，正弦减速二段小车加速度函数为表达式如下：
