本文關鍵詞：基于動力學建模與MEMS技術的起重機制動下滑量檢測系統(tǒng)研制

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【摘要】：作為一種重要的裝運設備,起重機廣泛應用于港口、廠區(qū)、冶金等場所,在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著重要作用。起重機制動性能直接影響其工作性能、安全性和可靠性,作為衡量起重機械制動性能的一項重要指標,制動下滑量的檢測是保障起重機安全運行的關鍵。針對制動下滑量較難檢測的問題,本文基于MEMS技術和吊重系統(tǒng)動力學建模研究起重機制動下滑量檢測的理論方法,并研發(fā)檢測系統(tǒng)�；诜治隽W中的拉格朗日方程對系統(tǒng)進行建模,建立了起重機吊重系統(tǒng)的非線性動力學模型,為后續(xù)的理論研究奠定基礎。通過仿真分析了起重機的制動過程,仿真結(jié)果表明,所建立的模型可有效地獲得制動下滑量和偏轉(zhuǎn)角。起重機運動參數(shù)采集系統(tǒng)的硬件平臺主要包括MSP430單片機及外圍電路、數(shù)據(jù)采集模塊、通信管理模塊、太陽能充電模塊。數(shù)據(jù)采集模塊是采用MEMS傳感器采集加速度、角速度和磁場信號；通信管理模塊是實現(xiàn)上位機和下位機之間的通信,主要包括串口通信與無線網(wǎng)絡通信,串口通信完成單片機和無線模塊之間的通信,無線網(wǎng)絡通信完成無線模塊和上位機之間通信。采用太陽能電池板為鋰電池充電的方案,實現(xiàn)為整個硬件系統(tǒng)的供電。起重機制動下滑量檢測系統(tǒng)的軟件設計主要包括上位機和下位機軟件模塊。下位機軟件模塊又包括了通信管理、數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)初始化,可以實現(xiàn)將傳感器中數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機中；上位機軟件模塊包括通信管理、人機界面、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)預處理,實現(xiàn)了上位機和下位機之間的數(shù)據(jù)接收、顯示和存儲功能。并針對MEMS傳感器所采集的加速度信號、角速度信號和磁場信號中不可避免的混入噪聲信號的問題,采用卡爾曼濾波器對加速度信號進行預處理,可有效地濾除加速度傳感器中的隨機噪聲成分,采用互補濾波器對MEMS傳感器采集的三種數(shù)據(jù)進行融合,從而提高了測量精度和系統(tǒng)的動態(tài)性能。根據(jù)設計的軟硬件平臺,構建了起重機吊重系統(tǒng)的實驗平臺。通過采集靜止、起升、制動狀態(tài)下的實驗數(shù)據(jù),得到了與實際運動相吻合的運動變化趨勢,表明所研制軟硬件平臺的準確性�；谔摂M儀器平臺,分析了數(shù)學模型和實驗制動過程的數(shù)據(jù),進一步驗證理論研究的正確性。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH21

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