具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的算法进行详细说明。

参照图1，本发明采用的起升机构的结构是，包括在塔机的起重臂后端设置有起升卷筒11，起升卷筒11与起升电机12驱动连接；在塔机主架顶部安装有换向滑轮一14，在塔机的起重臂前端靠近主架设置有测力滑轮15，测力滑轮15中安装有测力销轴1；在变幅小车16的后端及前端分别安装有换向滑轮二17、换向滑轮三18，在塔机的吊钩2上端设置有动滑轮19；起升钢绳13从起升卷筒11引出，依次绕过换向滑轮一14、测力滑轮15、换向滑轮二17、动滑轮19、换向滑轮三18后，起升钢绳13的末端固定在起重臂前端。

根据塔机的吊钩2上的动滑轮19数量不同，N_Fall称为塔机吊重倍率，现有塔机承受吊重主要有2绳或4绳模式，则有N_Fall＝2或N_Fall＝4。在上述的塔机起升结构中，起升钢绳13绕过测力滑轮15，起升钢绳13的内张力作用在测力滑轮15中的测力销轴上，实现起升钢绳13的张力检测，从而间接检测起升吊重。

参照图1，对于大型塔机，由于起升钢绳13单位长度的密度大，吊钩2下垂的高度h会导致高度h范围内的两段起升钢绳13重量影响吊重3的检测，该误差的计算与起升钢绳13直径以及吊钩有关，设起升钢绳13单位长度的重量为w(该值可通过起升钢绳性能数据得到)，高度h可以利用塔机电子式力与力矩限制器得到，于是起升钢绳13自身导致的吊重检测误差为：ΔQ₁＝w×h；

塔机吊运过程包括起吊、平稳移动以及卸载三个过程：一是起吊过程是起升机构从开始运动、加速运动直到匀速起升运动，在这个过程中，起升钢绳13受力从松弛状态到吊物离地加速起升过程受动张力，直到匀速起升受到常值吊物重力。二是平稳运动过程，一般是指吊物3离地加速起升后，塔机进行匀速起升、变幅以及回转运动，此时，起升钢绳13的张力主要为吊物3的重力还有塔机平稳运动的摩擦力，主要包括两种摩擦力：1)匀速起升运动过程，起升钢绳13引起起升机构中各种滑轮转动，其转动摩擦导致起升钢绳13张力变化；2)变幅小车16的变幅运动，引起起升钢绳13在三个换向滑轮上产生摩擦力。三是卸载过程，吊物3匀速下降，吊物3落地，起升钢绳13受力突然变为零。

参照图2，为塔机吊物过程中的起升钢绳13的张力变化示意图，ab段对应于塔机的起吊过程，起升钢绳13由松弛到开始受力，由于离地加速起升，起升钢绳13受加速的动张力有突变；bc段为平稳运动过程，由于摩擦使得起升钢绳13受力有一定的波动；cd段为吊物3的卸载过程。

基于上述的起升机构，本发明方法采用以下方式的误差自学习，具体过程分别是：

方式一、在塔机的起吊过程，突然起吊导致起升钢绳13内的张力发生突变的动张力，该动张力的变化与当前吊物3有关，塔机突然起吊动张力导致的吊重误差检测如下：

1.1)准备标准吊物，重量为Q；

1.2)实时采样塔机起吊该标准吊物过程(吊物离地到加速起升)的测量值，得到平均测量吊重Q‘₂；

1.3)得到动张力的吊重误差ΔQ₂＝Q-Q’₂；

重复上述过程三次，得到起升过程动张力平均吊重误差ΔQ₂，定义起升过程动张力吊重补偿系数：

在塔机平稳运动过程中，包括匀速起升运动(起升或落下)或变幅小车的均速变幅运动，起升钢绳13所受摩擦力与塔机运动状态以及塔机结构有关，针对不同类型塔机，上述摩擦力的补偿需要进行自学习，自学习的过程如下：

方式二、平稳起升运动的吊重摩擦误差测量，

2.1.1)塔机吊标准吊物(重量为Q)作平稳起升运动(起升或下落)；

2.1.2)实时获得测量吊重Q‘₃；

2.1.3)得到平稳起升的吊重误差ΔQ₃＝Q-Q‘₃；

重复上述过程三次，得到平稳起升的吊重平均误差ΔQ₃，定义起升摩擦吊重补偿系数：

方式三、平稳变幅运动的摩擦吊重误差测量，

2.2.1)塔机吊标准吊物(重量为Q)作稳定变幅运动(向内变幅或向外变幅)；

2.2.2)实时获得测量吊重Q’₄；

2.2.3)得到变幅运动吊重误差ΔQ₄＝Q-Q‘₄；

重复上述过程三次，得到变幅运动平均吊重误差ΔQ₄，定义变幅摩擦吊重补偿系数：

塔机电子式力矩限制器实现了对塔机吊重、吊钩高度以及运动状态的检测，利用上述误差自学习后得到的补偿系数，结合检测值，在实时吊重检测中能够实现对塔机精确吊重的补偿。

参照图3是本发明方法对塔机实时吊重检测的补偿算法原理图，P为补偿后的塔机当前吊重，本发明的方法，基于上述的起升机构及三种自学习方式确定的补偿系数，按照以下步骤实施：

步骤1：读取塔机当前测量吊重P′，以及当前吊钩高度h；

步骤2：计算当前钢绳重量补偿量：ΔQ₁＝w×h；

步骤3：读取塔机当前运动状态；

步骤4：判断塔机当前是否为吊物3的起升过程，否则转步骤6；

步骤5：如果塔机处于吊物3的起升过程，则进行动张力的吊重补偿，得到补偿后的塔机当前吊重：

步骤6：判断塔机当前是否为平稳起升运动，否则转步骤8；

步骤7：如果塔机目前为平稳起升运动，则进行起升摩擦吊重补偿，得到补偿后的塔机当前吊重：

步骤8：判断塔机当前是否为平稳变幅运动，否则转步骤10；

步骤9：如果塔机当前为平稳变幅运动，则进行变幅摩擦吊重补偿，得到补偿后的塔机当前吊重：

步骤10：得到补偿后的塔机当前吊重P，并返回步骤1，如此，即完成一个完整的循环。

实施例

某工地的塔机在4倍率下最大吊重25吨，用标准8吨的重物进行吊重检测与补偿。

首先，该塔机采用的起升钢绳直径28mm，密度为3.9kg/m，单位长度起升钢绳重量w＝0.0039吨；当塔机吊钩高度变化h＝100米，吊重补偿量为ΔQ₁＝0.39吨；

其次，是起升过程的动张力补偿系数学习；

起升过程大约持续3秒，塔机电子式力矩限制器记录，起升过程的吊重检测的平均值为8.3吨；得到起升过程动张力吊重补偿系数：k₂＝0.0094；

最后，是塔机平稳运动过程的摩擦补偿系数学习；

1)吊重保持平稳起升，持续越5秒左右，塔机电子式力矩限制器记录，起升过程的吊重检测的平均值为8.2吨；于是，得到起升摩擦吊重补偿系数：k₃＝0.0063；

2)塔机匀速变幅运动，持续越5秒左右，塔机电子式力矩限制器记录，变幅过程的吊重检测的平均值为8.1吨；最终，得到变幅摩擦吊重补偿系数：k₄＝0.0031。

上述误差学习得到各种补偿系数后，在实时吊物检测过程中通过实测对比，未进行上述各种误差补偿时，塔机电子式力矩限制器吊重检测误差为3.125％；采用本发明方法误差补偿后，塔机吊重检测误差为1.25％；可见本发明方法有效提高了塔机吊重的检测精度。