本文關(guān)鍵詞：海上過駁平臺起重機吊重擺角檢測與防擺控制研究

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【摘要】：海上過駁平臺起重機作為物流轉(zhuǎn)運的重要轉(zhuǎn)載設(shè)備,其轉(zhuǎn)載效率的高低直接影響海上開采的效率和物流轉(zhuǎn)運行業(yè)的發(fā)展。然而,海上過駁平臺起重機采用鋼絲繩來吊裝或轉(zhuǎn)運貨物,在其俯仰、回轉(zhuǎn)及起升的變速運動進行作業(yè)的過程中不可避免的會引起吊重的擺動。這種擺動不僅會降低起重機的作業(yè)效率,造成貨物的損壞,也對作業(yè)人員的人身安全構(gòu)成威脅。為了提高海上過駁平臺起重機作業(yè)的裝卸效率,以及保證作業(yè)過程中的安全性,對起重機吊重擺角實時檢測和抑制起重機作業(yè)過程中吊重的擺動成了海上過駁平臺起重機安全與高效運行的關(guān)鍵。本文就海上過駁平臺起重機吊重擺角檢測與防擺控制開展研究,實時監(jiān)測起重機吊重擺動,并有效抑制吊重擺動。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:1.海上過駁平臺起重機吊重擺動的動力學(xué)分析。采用拉格朗日方程建立海上過駁平臺起重機吊重擺動的數(shù)學(xué)模型;在MATLAB/Simulink環(huán)境下進行仿真分析,分別分析定繩長下和變繩長下起重機俯仰運動、回轉(zhuǎn)運動對吊重擺動的影響,掌握起重機吊重擺動特征,并驗證了數(shù)學(xué)模型的正確性,為吊重擺角檢測裝置以及防擺控制系統(tǒng)設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。2.起重機吊重擺角檢測方法研究。綜合考慮海上過駁平臺起重機變幅機構(gòu)的俯仰運動和回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)運動對吊重擺角檢測的影響,提出了海上過駁平臺起重機吊重擺角檢測新方法;首先通過采用兩組高速激光掃描儀設(shè)計吊重擺角檢測裝置,然后根據(jù)起重機俯仰運動角度變化調(diào)節(jié)安裝在起重機吊臂上的吊重擺角檢測裝置的角度,使得吊重擺角檢測裝置處于水平位置,然后通過吊重擺角檢測裝置內(nèi)的兩組高速激光掃描儀形成的檢測平面與吊臂頂端組成三維空間對吊重的擺角進行檢測,實現(xiàn)了對海上過駁平臺起重機吊重擺角的實時檢測。3.起重機吊重防擺模糊控制器設(shè)計。提出了適合海上過駁平臺起重機吊重防擺的速度和位置雙跟蹤模糊控制器設(shè)計思想,設(shè)計了海上過駁平臺起重機吊重防擺控制器,并在MATLAB/Simulink環(huán)境下進行了仿真分析,仿真結(jié)果表明所設(shè)計的吊重防擺模糊控制器能實現(xiàn)起重機俯仰運動和回轉(zhuǎn)運動的吊重防擺控制,使得起重機吊重到達目標(biāo)位置的同時能夠抑制擺動。4.起重機吊重擺角檢測裝置與防擺控制系統(tǒng)設(shè)計�；谖鏖T子S7-300PLC,通過硬件選型和軟件編程,完成了起重機吊重擺角檢測裝置與防擺控制系統(tǒng)設(shè)計。通過調(diào)試實驗,結(jié)果表明:本文所設(shè)計的起重機吊重擺角檢測裝置與防擺控制系統(tǒng)在起重機工作過程中,依據(jù)吊重擺角檢測結(jié)果,通過變頻調(diào)節(jié)起重機回轉(zhuǎn)運動速度,達到了預(yù)期的防擺控制效果。起重機回轉(zhuǎn)運動角度誤差控制在?0.1deg以內(nèi),吊重的最大擺角控制在?8deg以內(nèi),滿足工程應(yīng)用要求。
【關(guān)鍵詞】：海上過駁平臺 起重機 吊重擺動 防擺控制 模糊控制器
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U664.43
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-29
• 1.1 課題研究的背景與意義12-16
• 1.1.1 課題研究的背景12-15
• 1.1.2 課題研究的意義15-16
• 1.2 起重機吊重擺角檢測方法研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 直接檢測法16
• 1.2.2 間接檢測法16-18
• 1.3 起重機吊重防擺控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-27
• 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-23
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀23-27
• 1.4 主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排27-29
• 第二章 海上過駁平臺起重機吊擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模29-44
• 2.1 建立系統(tǒng)模型的方法29-30
• 2.2 海上過駁平臺起重機吊擺系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立30-36
• 2.3 基于MATLAB的起重機吊擺系統(tǒng)的仿真分析36-43
• 2.3.1 起重機俯仰運動下吊重擺動特征分析37-40
• 2.3.2 起重機回轉(zhuǎn)運動下吊重擺動特征分析40-43
• 2.4 本章小結(jié)43-44
• 第三章 海上過駁平臺起重機吊重擺角檢測方法研究44-51
• 3.1 海上過駁平臺起重機吊重擺角檢測的影響因素44-45
• 3.2 海上過駁平臺起重機吊重擺角檢測方法45-47
• 3.3 吊重擺角檢測裝置的檢測角度調(diào)節(jié)47-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 海上過駁平臺起重機吊重防擺模糊控制器設(shè)計51-69
• 4.1 模糊控制系統(tǒng)51-54
• 4.1.1 模糊控制原理51-52
• 4.1.2 模糊控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)52-53
• 4.1.3 模糊控制器的類型53-54
• 4.2 海上過駁平臺起重機吊重防擺控制器設(shè)計54-62
• 4.2.1 防擺機理55
• 4.2.2 防擺控制器結(jié)構(gòu)55-57
• 4.2.3 輸入輸出變量的選取和模糊化57-59
• 4.2.4 模糊控制規(guī)則59-62
• 4.3 起重機俯仰運動下吊重防擺模糊控制仿真與分析62-65
• 4.4 起重機回轉(zhuǎn)運動下吊重防擺模糊控制仿真與分析65-67
• 4.5 本章小結(jié)67-69
• 第五章 海上過駁平臺起重機吊重擺角檢測與防擺控制系統(tǒng)設(shè)計69-91
• 5.1 起重機吊重擺角檢測與防擺控制方案69-71
• 5.2 吊重擺角檢測與防擺控制系統(tǒng)硬件配置71-78
• 5.2.1 主控計算機71
• 5.2.2 PLC的選用71-73
• 5.2.3 變頻器的選用73-74
• 5.2.4 編碼器的選用74-76
• 5.2.5 伺服驅(qū)動系統(tǒng)76-77
• 5.2.6 吊重擺角檢測裝置77-78
• 5.3 吊重防擺控制系統(tǒng)軟件設(shè)計78-85
• 5.3.1 S7-300PLC開發(fā)環(huán)境79-80
• 5.3.2 STEP7基本操作80-81
• 5.3.3 硬件組態(tài)初始化81-82
• 5.3.4 起重機吊重防擺控制程序設(shè)計82-85
• 5.4 實驗調(diào)試結(jié)果與分析85-89
• 5.5 本章小結(jié)89-91
• 第六章 總結(jié)與展望91-94
• 6.1 總結(jié)91-92
• 6.2 展望92-94
• 參考文獻94-97
• 致謝97-98
• 附錄I98-99
• 附錄II99-100
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他科研成果100

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本文編號：679215