鞠君国 郭文明
山东力山特智能科技有限公司 山东省济南市 271104
摘要：我国社会在不断进步和发展，逐渐加大基础建设规模，造成人力资源紧缺。人们更加关注和重视智能起重机的应用，提升工作质量和效率，减少人员工作量和压力。传统起重机在实际操作中存在一定问题和缺陷，多种先进技术的发展为智能起重机提供更好的技术支持。本文主要对智能起重机路径规划及定位防摆控制策略进行分析。
关键词：智能起重机；路径规划；定位防摆；控制策略
新时代发展背景下，人们对起重机的需求领域日益增多，同时对其应用的安全稳定性提出更高要求，传统起重机不能满足新时期企业高效运行的实际需求，需要加强智能起重机的研究和应用，充分发挥计算机、人工智能等相关技术的重要价值和优势，促进智能起重机迅速发展。
1智能起重机概述
传统起重机在实际应用过程中，需要操作技术人员进行实践操作，保证货物运输安全可靠性，实现定位卸货，存在定位不准确，工作效率不佳、运行不安全稳定等缺点，同时高温液态金属的吊运或核电物料吊装等强辐射性、高危险工作场所和环境中，对操作人员的生命安全造成一定威胁[1]。人们不断对智能起重机系统进行研发和分析，促进其持续发展，获得理想的应用效果。智能起重机主要采用智能技术，对人类的实践操作进行模拟，同时实现对周边环境的自动识别，进行路径规划，同时包含自动控制操作、监测和诊断等多项使用性能，促进智能起重机自动达成物料运输目的。智能起重机的研究过程中，主要对其路径规划、定位防摆、智能监测和故障诊断等多个方面进行探究，分析其具体优势和缺点，制定针对性有效控制策略，促进智能起重机长足发展。
2智能起重机路径规划和定位防摆研究
2.1路径规划算法
现阶段，部分学者对智能起重机路径规划进行研究的过程中，提出了相应的规划算法，如采用快速扩展随机树算法，主要采用状态空间中的初始点为根节点，逐渐进行随机采样，增加叶节点形成随机采样树，同时目标点在随机树叶节点的周边或者和具体叶节点进行重合，能够在随机树中寻找树节点组成从初始和目标点的规划路径，同时应用该规划算法进行有效改进和完善，促进履带起重机迅速得到最佳无碰撞，提升路径规划效果。环境中的障碍物病位置不断进行变化，可以采用RRT算法对无碰撞路径进行实时规划，提升路径规划的安全高效性，取得理想的成效；采用人工势场法，主要将移动物体的运动当作人工势力场的运动，在引力的作用下，促进起重机负载沿最短路劲不断向目标进行高效移动，同时在斥力的影响下，能够促进起重机负载在移动中有效规避阻碍物[2]。相关工作人员在相对繁杂的工作环境下，应用该种方法对起重机协作吊装实现规避障碍的路径规划，对路径进行在线规划；采用遗传规划算法，主要基于自然选择和遗传机理的随机搜索算法，对自然界的生存法则进行模拟，采用选择、变异等多种遗传操作不断进行改善和优化，属于全局搜索算法，在起重机协调工作中，得到理想的路径规划成效；采用概率路标算法的过程中，主要基于随机采样的概率地图规划策略，采用相应概率在空间中的无障碍区域随机采样，同时应用碰撞检测采样点，得到相应的障碍物信息，同时结合特定规则连接采样点，创建概率路标图，同时采用该种规划算法将图搜索问题有效转化成概率地图上的搜索问题，经过相应的查询获得路径规划序列。路径搜索的难度对概率路标算法复杂程度具有决定性作用，和规划空间大小和维数没有直接关系。相关人员采用概率路标算法为单、双台起重机规划无碰撞路径，充分表明了其能够为在实际场所中工作的起重机产生有效路径。
2.2定位防摆控制
智能起重机定位防摆控制中，具有多种闭环控制策略，如非线性模型预测控制，主要是实现系统动态模型的控制方法，在实际应用中具有较大计算量，在高采样率的机电一体化中进行有效应用。相关人们可以采用该种控制策略，控制液压林业起重机定位防摆、在实验室中迅速移动桥式起重机，不断优化不同线路长度的点，获得预期的跟踪精度。该种控制策略在具有快速动力学的系统，同时跟踪误差较小中进行应用，具有良好的适用性；神经网络控制策略，呈现出较强的自学习能力，在相应精度逼近任意连续系统，能够有效自动适应被控对象在运行中外部干扰造成的模型不确定性，在智能起重机控制系统中进行应用。相关人员采用神经网络逼近不确定项、生成小车运动轨迹、在线调节阐述，设计了神经网络状态的观测器能够有效软测量起重机摆角。
智能起重机定位防摆控制采用开环控制策略，实现轨迹规划的定位防摆控制，主要创建相应的轨迹实行轨迹跟踪，制定基于相平面几何分析的吊车轨迹规划方法，有效将台车运动造成的负载摆动在相平面中映射，结合相轨迹的转变规律同时根据性能指标、约束，创建具有解析表达三段式加速度消摆轨迹，在智能起重机是起吊系统中进行高效应用[3]。同时，相关人员引入过渡环节的改进型加速度轨迹，对桥式起重机针对性的给出水平运输环节离线的阶梯形小车加速度轨迹。
3智能起重机路径规划和定位防摆控制策略
现阶段，智能起重机不断扩大应用范围，在实际工作中面临更加繁杂多变的环境。人们对智能起重机的定位防摆控制提出全新要求，需要有效防止和周边障碍物出现碰撞现象，进而促进人们不断研究其适应复杂环境变化能力。智能起重机需要加快定位防摆控制中的反应速度，缩小摆角。智能起重机在障碍物位置不变的吊装环境中，需要应用静态路径规划符合相应要求，但是当障碍物不能确定的情况下，需要应用动态路径规划策略实现在线实时保障路径安全。相关项目在实际进行中，需要进行大型负载，一台起重机不能有效达成吊装目的，需要多台起重机进行协同完成任务。项目在繁杂环境中包含相应障碍物，在很大程度上减低了其吊装工作开展成效，增加了多台起重机协同吊装的危险性。因此，相关专家需要加大多台起重机协同吊装的路径规划研究力度，制定科学有效的控制策略，解决其中存在的问题。
现阶段，我国大多数控制器的设计对对起 重机非线性税型平衡点附近线性化后，结合线性化模型开展相应的设计工作，对控制性能产生不同程度的影响。因此，相关人员需要结合非线性模型对控制器进行科学规范的设计，全面提升控制系统的使用性能，或者将该模型采用个性线子模型组合处理之后，对线性控制器进行分别设计。另外，智能起重机负载防摆闭环控制系统中需要对负载摆角和角速度信息进行全面了解和掌握，结合实际情况安装相应的物理传感器，能够对智能起重机的负载摆角、角速度实现现场精准测量。但是，智能起重机系统具有一定的结构特征，在实际项目中具有高昂价格，不便于应用。因此，相关人员需要设计最佳状态观测器，获得负载摆角、角速度信息的近似值，能够有效解决项目中这一问题，实现良好的控制效果。
结束语：人们在相关项目中采用智能起重机能够有效扩大其应用范围，发挥其重要应用优势，节省人力资源，提升工作质量和效率。本文主要阐述了智能起重机，分析了其路径规划算法和定位防摆研究现状，同时探讨了两个关键问题的控制策略，提升控制性能，促进智能起重机被大规模的应用，获得更加优质的应用成效。
参考文献：
[1]曾军. 桥式起重机定位和防摆控制分析[J]. 中国设备工程, 2020,.442(06):168-169.
[2]李晓芦, 刘晓红. 桥式起重机智能防摆控制技术研究[J]. 设备管理与维修, 2019, 000(024):97-99.
[3]杨斌, 刘振兴, 刘惠康,等. 桥式起重机动力学模型参数辨识及其防摆控制器设计[J]. 机床与液压, 2020, 508(10):198-201+205.