Système de commande intelligent du pont roulant breveté par Kelude
Le système de commande intelligent du pont roulant développé en interne obtient un brevet d'invention national, avec un taux de domesticité de 100 % pour les algorithmes de base. Le degré d'autonomie du système de commande intelligent du pont roulant détermine directement la sécurité et la maîtrise de l'équipement, ainsi que la marge de manœuvre pour les futures mises à niveau technologiques.
Le degré d'autonomie du système de commande intelligent du pont roulant détermine directement la sécurité et la maîtrise de l'équipement, ainsi que la marge de manœuvre pour les futures mises à niveau technologiques. Le système de commande intelligent du pont roulant développé en interne par Kelude Industries Lourdes vient d'obtenir un brevet d'invention national, intitulé « Méthode et système de planification de trajectoire intelligente et de contrôle anti-balancement pour pont roulant ». Ce système constitue le module de contrôle central associé à la technologie d'inspection par vision IA du pont roulant. Il assure le remplacement complet des marques étrangères de commande par PLC au profit d'une plateforme de contrôle domestique, avec un taux de développement interne des algorithmes de base de 100 %. Cet article présente le système sous trois angles : le contenu technique du brevet, l'architecture de la plateforme de contrôle et le degré de domesticité.
Brevet pont roulant : algorithmes de planification de trajectoire et anti-balancement
Le brevet d'invention accordé couvre deux algorithmes de base. L'algorithme de planification de trajectoire optimale du pont roulant s'appuie sur une version améliorée de l'algorithme A* pour rechercher un chemin dans l'espace de mouvement à deux degrés de liberté du Pont Roulant et du Chariot. L'algorithme de contrôle anti-balancement repose sur un régulateur linéaire quadratique (LQR) adaptatif qui ajuste dynamiquement les matrices de pondération Q et R du contrôleur LQR en détectant en temps réel l'angle d'oscillation et la vitesse angulaire du Crochet. Lorsque les deux algorithmes fonctionnent en synergie, le module de planification de trajectoire génère les commandes de mouvement, tandis que le module anti-balancement corrige en temps réel les courbes d'accélération et de Décélération des commandes exécutées, de sorte que l'oscillation de la charge à l'arrivée à la position cible soit maintenue dans une plage de ±50 mm.
Plateforme de contrôle embarquée pour grue intelligente : processeur et système d'exploitation temps réel
Les algorithmes de commande intelligente s'exécutent sur une plateforme de contrôle embarquée développée en interne. Cette plateforme est basée sur le processeur domestique Loongson 2K1000 double cœur à 1,0 GHz, doté d'un système d'exploitation 64 bits. La plateforme est préinstallée avec un système d'exploitation temps réel (RTOS) qui garantit que les algorithmes de planification de trajectoire et de contrôle anti-balancement effectuent leurs calculs et émettent leurs commandes dans des délais déterminés. La plateforme communique avec les Variateur de Fréquence et les Servovariateur via des interfaces industrielles Ethernet double protocole PROFINET et EtherCAT, assurant un contrôle de mouvement précis du Pont Roulant, du Chariot et du mécanisme de levage.
Rénovation de pont roulant : stratégie de domesticité matérielle et logicielle
La domesticité du système de commande intelligent s'articule sur trois niveaux, du matériel au logiciel. Au niveau matériel, le processeur central domestique Loongson 2K1000 remplace les processeurs importés de la série ARM Cortex-A. Au niveau du système d'exploitation, un RTOS domestique remplace VxWorks et FreeRTOS. Au niveau algorithmique, l'ensemble des algorithmes de planification de trajectoire et de contrôle anti-balancement sont développés en interne. Le système de commande intelligent a été intégré et testé conjointement avec le système d'inspection par vision IA du pont roulant sur trois sites clients. Les données d'exploitation montrent que, en mode de positionnement automatique, le temps moyen de manutention d'une charge est passé d'environ 8 minutes en opération manuelle à moins de 3 minutes.
Questions fréquentes (FAQ)
Q : Le système de commande intelligent est-il compatible avec le système de commande PLC existant du pont roulant ? Faut-il remplacer l'armoire de commande électrique d'origine ?
A : Le système de commande intelligent fonctionne en parallèle avec le système PLC existant en tant que couche de contrôle supérieure, sans le remplacer. Le système PLC d'origine continue de gérer les circuits de sécurité, la logique de contrôle et les modes de fonctionnement traditionnels. Le système de commande intelligent lit les données d'état du PLC via PROFINET et transmet les commandes de mouvement optimisées aux Variateur de Fréquence. L'armoire de commande électrique existante n'a pas besoin d'être remplacée ; il suffit d'ajouter le module Contrôleur intelligent et les connexions de communication correspondantes. La durée typique des travaux de Rénovation est de 2 à 3 jours ouvrables, tests compris.
Q : Quelles sont les performances réelles du contrôle anti-balancement du système de commande intelligent sur un pont roulant en conditions d'exploitation ?
A : Les données de test recueillies sur trois sites montrent que, lors de la manutention d'une bobine d'acier de 5 t, le contrôle anti-balancement LQR adaptatif réduit l'oscillation résiduelle de la charge après arrêt d'une moyenne de ±200 mm en opération manuelle à ±42 mm, et le temps d'amortissement passe d'environ 25 secondes à environ 8 secondes. Pour la manutention d'un moule de 15 t, l'oscillation résiduelle est de ±55 mm avec un temps d'amortissement d'environ 10 secondes. Lorsque le système d'inspection par vision IA fournit un retour de position en temps réel de la charge, le nombre de réglages de positionnement pour un cycle d'alignement automatique passe de 3 à 5 en opération manuelle à 1 seul.
Q : La puissance de calcul du processeur domestique Loongson est-elle suffisante pour les exigences du contrôle en temps réel ?
A : La puissance de calcul du Loongson 2K1000 double cœur à 1,0 GHz est tout à fait suffisante pour les algorithmes de planification de trajectoire et de contrôle anti-balancement. Les mesures montrent que le calcul de recherche A* pour la planification de trajectoire prend 12 ms dans un scénario typique avec une Portée de 30 m. Le calcul de retour d'état du Contrôleur LQR adaptatif ne prend que 0,3 ms par cycle de contrôle. Le taux d'utilisation du processeur est d'environ 35 % en conditions de fonctionnement normales et d'environ 60 % en conditions de charge élevée lors d'une replanification de trajectoire simultanée au calcul de contrôle, laissant une marge suffisante pour répondre aux exigences de stabilité du contrôle industriel.
Q : Quelle est la portée de protection du brevet d'invention et quelle est sa durée de validité ?
A : La portée de protection du brevet d'invention est définie par les revendications. Le brevet accordé comprend 12 revendications : trois revendications indépendantes couvrant la méthode de planification de trajectoire, la méthode de contrôle anti-balancement et l'architecture du système, ainsi que neuf revendications dépendantes. La durée de validité du brevet d'invention est de 20 ans à compter de la date de dépôt. Conformément aux exigences de la norme GB/T 29490-2013 relative au système de gestion de la propriété intellectuelle des entreprises, concernant la création, l'utilisation et la protection de la propriété intellectuelle, le dépôt et le maintien des brevets doivent être intégrés au système de gestion de la propriété intellectuelle de l'entreprise. Toute utilisation non autorisée des algorithmes et méthodes protégés par le brevet constitue une contrefaçon.
