sibadiНаучный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"The Russian Automobile and Highway Industry Journal2071-72962658-5626The Siberian State Automobile and Highway University10.26518/2071-7296-2023-20-4-418-431CBIJMPsibadi-1668Research ArticleТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕTRANSPORT, MINING AND BUILDING MACHINERY ENGINEERINGИспользование алгоритма весоизмерения на основе фильтра скользящего среднего в регистраторе параметров работы мостового кранаUse of weight measurement algorithm on the basis of moving average filter in the recorder of overhead crane operation parametershttps://orcid.org/0000-0002-8039-4331НазаровА. Н.NazarovA. N.

Назаров Александр Николаевич – аспирант кафедры «Подъёмно-транспортные системы»

г. Москва

Alexander N. Nazarov. Postgraduate student of the Hoisting and Transport Systems Department

Moscow

alexnazavr@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7912-609XИвановС. Д.IvanovS. D.

Иванов Сергей Дмитриевич – канд. техн. наук, доц. кафедры «Подъёмно-транспортные системы»

г. Москва

Sergey D. Ivanov. Cand. of Sci., Associate Professor of the Hoisting and Transport Systems Department

Moscow

ptm-diagnostika@yandex.ruМГТУ им. Н. Э. БауманаРоссияBauman Moscow State Technical UniversityRussian Federation202317092023204418431Copyright © Назаров А.Н., Иванов С.Д., 20232023Назаров А.Н., Иванов С.Д.Nazarov A.N., Ivanov S.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibadi.org/jour/article/view/1668

Введение. Проанализирована проблема низкого качества первичной информации приборов регистраторов параметров работы крана. Принятое направление повышения качества информации о массе груза – совершенствование алгоритма весоизмерения. Описаны недостатки алгоритмов серийно выпускаемых регистраторов параметров. Предложено построение алгоритма на основе фильтра скользящего среднего.Материалы и методы. Описан принцип работы предложенного алгоритма весоизмерения, состоящего из предварительного (определение пригодного для весоизмерения участка динамического процесса, расчет длины окна сглаживания) и основного этапов (применение фильтра, вычисление массы и ошибки измерения). Приведены два способа определения длины окна сглаживания, а также параметры использованных в экспериментальной части мостового крана, тензодатчика и датчика скорости вращения двигателя.Результаты. Представлены графики усилия в механизме подъема и скорости вращения двигателя в момент весоизмерения. Показана работа функции контроля установившегося движения. Приведены результаты работы алгоритма при фиксированной точности измерения 3% с определением времени работы алгоритма и фиксированном времени работы алгоритма 10 сек с определением точности измерения.Обсуждение. Время весоизмерения с точностью, требуемой для регистраторов параметров, составило 2…5 сек. Повышение скорости весоизмерения достигнуто за счет подстраиваемых параметров алгоритма при каждом включении механизма подъема. Для кранов с продолжительностью времени подъема непрерывно более 10 сек алгоритм позволяет рассчитать массу груза с точностью 1%, что обеспечивает точность определения показателей интенсивности работы крана 3%.Заключение. Оценка точностных и временных параметров показала применимость разработанного алгоритма весоизмерения в задаче определения массы груза для регистраторов параметров работы крана. Преимуществом разработанного алгоритма является гарантированная точность весоизмерения. Алгоритм весоизмерения позволяет адаптировать регистратор параметров под технологический процесс работы крана и эффективно использовать пригодные для измерения участки динамического процесса.

Introduction. The problem of primary information low quality of crane operation parameters recorders is analyzed. The accepted direction to improve the quality of information about the mass of the cargo is to improve the algorithm of weight measurement. Shortcomings of algorithms of serially produced parameter recorders are described. The design of the algorithm based on the moving average filter is proposed.Materials and Methods. The principle of operation of the proposed weight measurement algorithm is described. The algorithm consists of preliminary (determination of the dynamic process section suitable for weight measurement, calculation of the smoothing window length) and main stages (application of filter, calculation of mass and measurement error). Two methods for determining the length of the smoothing window are given. The parameters of the overhead crane, load cell and motor speed sensor used in the experimental part are given.Results. Graphs of lifting mechanism force and motor rotation speed at the moment of weight measurement are given. The work of the steady-state motion control function is shown. The results of algorithm operation at fixed measurement accuracy of 3% with determination of algorithm operation time and fixed algorithm operation time of 10 seconds with determination of measurement accuracy are given.Discussion. The time of weight measurement with the accuracy required for parameter recorders was 2...5 seconds. Increase in speed of weight measurement is achieved due to adjustable parameters of the algorithm at each switching on of the lifting mechanism. For cranes with duration of lifting time continuously more than 10 seconds the algorithm allows to calculate the mass of the load with an accuracy of 1%. This ensures the accuracy of the crane intensity indicators with an accuracy of 3%.Conclusion. Evaluation of accuracy and time parameters showed the applicability of the developed algorithm of weight measurement in the task of determining the mass of the load to recorders of crane operation parameters. The advantage of the developed algorithm is the guaranteed accuracy of weight measurement. The algorithm of weight measurement allows to adapt the parameter recorder to the technological process of crane operation and effectively use the areas of the dynamic process suitable for measurement.

весоизмерениерегистратор параметров работы кранафильтр скользящего среднегомеханизм подъемакран мостового типанагрузка на механизм подъемаweight measurementcrane operation parameter recordermoving average filterhoisting mechanismbridge cranehoisting mechanism loadавторы статьи выражают свою благодарность сотрудникам кафедры «Подъёмно-транспортные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана и коллективу ЗАО «ИТЦ «КРОС» за их помощь, советы, рекомендации, ценные замечания и критику.The authors of the article express their gratitude to the staff of the Lifting and Transportation Systems Department of N.E. Bauman Moscow State Technical University and the staff of ZAO ITTS KROS for their help, advice, recommendations, valuable comments and criticism.ReferencesПолквой М. А., Сторожев А. А. Анализ Федеральных норм и правил, регламентирующих процесс безопасной эксплуатации подъемных сооружений // Чрезвычайные ситуации: промышленная и экологическая безопасность. 2015. № 1 (21). С. 65 – 75. EDN TKBISD.Polkvoj M. A. Analiz Federal’nyh norm i pravil, reglamentirujushhih process bezopasnoj jekspluatacii pod#emnyh sooruzhenij [Analysis of the Federal norms and rules regulating the process of safe operation of lifting structures]. Chrezvychajnye situacii: promyshlennaja i jekologicheskaja bezopasnost’. 2015; 1 (21): 65 – 75. EDN TKBISD. (In Russ.)Воронцов Д. С. Применение данных с регистраторов параметров работы крана с целью определения ресурса работы грузоподъемных кранов с истекшим сроком службы // European Science. 2015. № 3 (4). С. 10 – 17. EDN TXGUAB.Voroncov D. S. Primenenie dannyh s registratorov parametrov raboty krana s cel’ju opredelenija resursa raboty gruzopod’emnyh kranov s istekshim srokom sluzhby [Application of the data from the crane operation parameters recorders in order to determine the resource of the hoisting cranes with the expired service life]. European Science. 2015; 3 (4): 10 – 17. EDN TXGUAB. (In Russ.)Скосырский Н. П., Даньшин В. В., Будаков Д. С. Использование регистраторов параметров работы на мостовых грузоподъемных кранах, работающих со сменными грузозахватными приспособлениями // Инновации в строительстве и промышленности. 2016. № 7(9). 5 с. EDN VTINPX.Skosyrskij N. P., Dan’shin V. V., Budanov D. S. Ispol’zovanie registratorov parametrov raboty na mostovyh gruzopod’emnyh kranah, rabotajushhih so smennymi gruzozahvatnymi prisposoblenijami [The use of recorders of operation parameters on overhead lifting cranes operating with replaceable lifting devices]. Innovacii v stroitel’stve i promyshlennosti. 2016; 7 (9): 5. (In Russ.)Объективная информация о работе подъемно-транспортных машин как основа повышения качества информационных систем грузообрабатывающих предприятий / Н. Ю. Иванова, С. Д. Иванов, С. А. Надеженков, А. Н. Назаров // Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2023. № 2. С. 81 – 96. EDN MRGIFW.Ivanova N. Ju., Ivanov S. D., Nadezhenkov S. A., Nazarov A. N. Ob’ektivnaja informacija o rabote pod’emno-transportnyh mashin kak osnova povyshenija kachestva informacionnyh sistem gruzoobrabatyvajushhih predprijatij [Objective information about the operation of lifting and transport machines as a basis for improving the quality of information systems of cargo handling enterprises]. Mashiny i ustanovki: proektirovanie, razrabotka i jekspluatacija. 2023; 2: 81 – 96. EDN MRGIFShh. (In Russ.)Иванов С. Д. Стенд для изучения работы ограничителя грузоподъемности и регистратора параметров работы мостового крана // Механизация строительства. 2012. № 8 (818). С. 32 – 37. EDN PEWNOL.Ivanov S. D. Stend dlja izuchenija raboty ogranichitelja gruzopod’emnosti i registratora parametrov raboty mostovogo krana [A stand for studying the operation of the load capacity limiter and the recorder of the parameters of the bridge crane]. Mehanizacija stroitel’stva. 2012; 8 (818): 32-37. EDN PEShh-NOL. (In Russ.)Бром А. Е., Иванов С. Д., Шакаров К. К. Использование регистраторов параметров при эксплуатации мостовых кранов // Механизация строительства. 2016. Т. 77, № 6. С. 36 – 40. EDN VZYBZX.Brom A. E., Ivanov S. D., Shakarov K. K. Ispol’zovanie registratorov parametrov pri jekspluatacii mostovyh kranov [Use of parameter recorders in the operation of overhead cranes]. Mehanizacija stroitel’stva. 2016; T. 77, 6: 36 – 40. EDN VZYBZX. (In Russ.)Скосырский Н. П., Даньшин В. В., Будаков Д. С. Применение приборов безопасности ЗАО «ИТЦ «КРОС» // Промышленные и строительные технологии. 2016. № 8 (10). 5 с. EDN VTPROD.Skosyrskij N. P., Dan’shin V. V., Budanov D. S. Primenenie priborov bezopasnosti ZAO “ITC “KROS” [Application of safety devices of CJSC “RDC KROS”]. Promyshlennye i stroitel’nye tehnologii. 2016; 8 (10): 5. EDN VTPROD. (In Russ.)Тимин Ю. Ф., Сушинский В. А. Опыт применения регистраторов параметров в кранах мостового типа // Подъемно-транспортное дело. 2009. № 3(53). С. 12 – 14. EDN NDIICZ.Timin Ju. F., Sushinskij V. A. Opyt primenenija registratorov parametrov v Kranah mostovogo tipa [Experience in the application of parameter recorders in bridge-type cranes]. Pod’emno-transportnoe delo. 2009; 3 (53):12 – 14. EDN NDIICZ. (In Russ.)Скосырский Н. П., Даньшин В. В., Будаков Д. С. Влияние предварительных порогов срабатывания ограничителя грузоподъемности на динамику мостового крана // Промышленные и строительные технологии. 2016. № 7 (9). 8 с. EDN VTPRKH.Skosyrskij N. P., Dan’shin V. V., Budanov D. S. Vlijanie predvaritel’nyh porogov srabatyvanija ogranichitelja gruzopod’emnosti na dinamiku mostovogo krana [Influence of the preliminary thresholds of the capacity limiter operation on the dynamics of the overhead crane]. Promyshlennye i stroitel’nye tehnologii. 2016; 7 (9): 8. EDN VTPRKH. (In Russ.)Иванов С. Д., Михальчик Н. Л. Создание и экспериментальное обоснование алгоритма работы весоизмерительной системы на базе регистратора параметров // Подъемно-транспортное дело. 2019. № 3-4 (97). С. 27–30. EDN WRJTFW.Ivanov S. D., Mihal’chik N. L. Sozdanie i jeksperimental’noe obosnovanie algoritma raboty vesoizmeritel’noj sistemy na baze registratora parametrov [Creation and experimental substantiation of the algorithm of the weight-measuring system based on the parameter recorde]. Pod’emno-transportnoe delo. 2019; 3-4 (97): 27 – 30. EDN WRJTFW. (In Russ.)Ivanov, S. D. Selectionofarationalalgorith mfordataprocessingoftheweightmeasuringsystem of a hoisting crane / S. D. Ivanov, A. N. Nazarov, N. L. Mikhalchik // Journal of Physics: Conference Series, Belgorod, 09–10 марта 2021 года. Vol. 1926. Belgorod: IOP Publishing Ltd, 2021. P. 012047.DOI 10.1088/1742-6596/1926/1/012047. EDNJIUUGG.Ivanov S., D. Nazarov A. N., Mikhalchik N. L. Selection of a rational algorithm for data processing of the weight measuring system of a hoisting crane. Journal of Physics: Conference Series, Belgorod, 09–10 марта 2021 года. Vol. 1926. Belgorod: IOP Publishing Ltd, 2021. P. 012047. DOI 10.1088/1742-6596/1926/1/012047. EDN JIUUGG.Переверзев А. Л. Адаптивный цифровой фильтр на основе скользящего среднего // Известия высших учебных заведений. Электроника. 2005. № 2. С. 70 – 72. EDN HZNLZN.Pereverzev A. L. Adaptivnyj cifrovoj fil’tr na osnove skol’zjashhego srednego [Adaptive digital filter based on the moving average]. Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Jelektronika. 2005; 2: 70-72. EDN HZNLZN. (In Russ.)Михалев А. В., Назаров А. Н. Применение алгоритма скользящего среднего для задачи определения массы груза // Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2023. № 2. С. 44 – 57. EDN XLXJRI.Mihalev A. V., Nazarov A. N. Primenenie algoritma skol’zjashhego srednego dlja zadachi opredelenija massy gruza [Application of the moving average algorithm for the problem of the cargo mass determination]. Mashiny i ustanovki: proektirovanie, razrabotka i jekspluatacija. 2023; 2: 44 – 57. EDN XLXJRI. (In Russ.)Иванов С. Д., Назаров А. Н. Оценка применимости электрических параметров привода для определения нагрузки на механизм подъема кранов мостового типа // Вестник СибАДИ. 2022. Т. 19, № 1(83). С. 36 – 47. DOI 10.26518/2071-7296-2022-19-1-36-47. EDN XZSFJQ.Ivanov S.D., Nazarov A.N. Drive electrical parameters applicability evaluation to determine loads on bridge crane lifting mechanism. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2022;19 (1): 36 – 47. (In Russ.) https://doi.org/10.26518/2071-7296-2022-19-1-36-47Назаров А. Н. Движущее усилие двигателя механизма подъема кранов мостового типа в реальных условиях эксплуатации // Вестник СибАДИ. 2023. Т. 20, № 1(89). С. 34 – 50. DOI 10.26518/2071-7296-2023-20-1-34-50. EDN DJBHGB.Nazarov A.N. Motor driving force of bridgetype crane lifting mechanism under real operating use. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2023;20(1):34 – 50. (In Russ.) https://doi.org/10.26518/2071-7296-2023-20-1-34-50

The authors declare that there are no conflicts of interest present.