本文關鍵詞：橋式起重機自動運行控制系統(tǒng)設計

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【摘要】：在物品堆放雜亂無序的車間倉庫,或核廢料吊運或垃圾處理等高輻射、高污染的特殊工作場合,實現(xiàn)橋式起重機無人化自動運行是目前亟待解決的一個工程問題。_本_文以實現(xiàn)橋式起重機在復雜工作環(huán)境中的無人化運行為目的,對其路徑規(guī)劃算法、自動運行控制程序、以及電機變頻調速設計方案等進行研究分析,設計了包括人機交互接口(HMI)、傳感器、控制器和執(zhí)行機構的整個橋式起重機運行控制系統(tǒng)。首先,基于路徑規(guī)劃技術在移動機器人等領域的研究成果,本文設計了包括傳感識別、避障控制和人機交互等功能在內的系統(tǒng)組成。采用蟻群算法進行橋式起重機的避障運算。以路徑最短為目標函數(shù),在柵格化虛擬環(huán)境域中,生成最優(yōu)的運行路徑。在MATLAB軟件中對該算法進行程序設計和仿真驗證,輸出可供運行控制機構使用的環(huán)境與路徑信息,實現(xiàn)橋式起重機在復雜工作環(huán)境中的智能路徑規(guī)劃。在此基礎上,以CoDeSys PLC設計軟件為開發(fā)平臺,設計控制橋式起重機自動化運行的軟件程序。利用CoDeSys軟件的各個模塊,將從上位機輸入的環(huán)境和路徑信息、操作者從HMI輸入的控制信號和控制參數(shù)等集成處理,通過運算和轉化形成控制信號,輸出到變頻器和電動機等執(zhí)行機構,從而控制橋式起重機大車和小車的自動運行。此外,利用CoDeSys的可視化顯示編程功能,設計起重機運行的人機交互控制界面,實現(xiàn)了在不依賴硬件的情況下,通過PC端輸入控制信息,并對PLC程序的運行結果進行觀察和驗證。最后,對橋式起重機的變頻調速系統(tǒng)進行分析與設計。通過研究三相異步電動機的結構與工作原理,結合橋式起重機的運行特點,確定以矢量變頻技術為核心的電動機控制方案。在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境中,對矢量變頻調速系統(tǒng)進行建模,通過工程實例中的數(shù)據(jù)對系統(tǒng)進行仿真分析,以求達到精確的控制效果,表明該系統(tǒng)良好的調速性能,并證明所設計的橋式起重機自動運行控制系統(tǒng)的可行性與可靠性。
【關鍵詞】：橋式起重機 智能控制 路徑規(guī)劃 CoDeSys 變頻調速
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH215;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 橋式起重機概述9-11
• 1.1.1 橋式起重機簡介9-10
• 1.1.2 橋式起重機研究發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢10-11
• 1.2 橋式起重機智能化與自動化研究發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 路徑規(guī)劃技術及其發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 橋式起重機控制器及其發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 橋式起重機速度控制技術及其發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究內容及組織構架14-16
• 1.3.1 課題主要研究方向14-15
• 1.3.2 論文組織架構15-16
• 2 路徑規(guī)劃原理與算法設計16-28
• 2.1 路徑規(guī)劃系統(tǒng)結構組成16-19
• 2.1.1 路徑規(guī)劃系統(tǒng)工作原理16-18
• 2.1.2 路徑規(guī)劃系統(tǒng)硬件構成18-19
• 2.2 基于蟻群算法的橋式起重機路徑規(guī)劃19-23
• 2.2.1 蟻群算法原理介紹19-20
• 2.2.2 蟻群算法路徑規(guī)劃的操作步驟20-23
• 2.3 橋式起重機路徑規(guī)劃算法的仿真驗證23-24
• 2.3.1 蟻群路徑規(guī)劃算法的MATLAB程序設計23
• 2.3.2 仿真結果與分析23-24
• 2.4 動態(tài)路徑規(guī)劃理論24-27
• 2.4.1 移動障礙物的檢測24-25
• 2.4.2 蟻群算法針對動態(tài)環(huán)境的改進25-27
• 2.5 本章小結27-28
• 3 橋式起重機自動運行系統(tǒng)控制器設計28-42
• 3.1 控制系統(tǒng)功能結構分析28-30
• 3.1.1 自動運行系統(tǒng)控制要求28-29
• 3.1.2 軟件結構設計29-30
• 3.2 自動控制程序設計30-36
• 3.2.1 CoDeSys軟件簡介30-31
• 3.2.2 可編程控制器程序設計31-36
• 3.3 可視化人機界面設計與仿真驗證36-41
• 3.3.1 可視化界面功能介紹36-37
• 3.3.2 可視化程序功能分析37
• 3.3.3 界面搭建與設計37-38
• 3.3.4 軟件運行結果驗證與分析38-41
• 3.4 本章小結41-42
• 4 變頻調速系統(tǒng)設計與仿真42-63
• 4.1 交流異步電動機及其變頻調速原理42-53
• 4.1.1 交流異步電動機簡介42-43
• 4.1.2 交流異步電動機調速方法簡介43-45
• 4.1.3 矢量變頻技術原理45-49
• 4.1.4 異步電動機的數(shù)學模型求解49-53
• 4.2 矢量變頻調速系統(tǒng)模型的建立53-57
• 4.2.1 MATLAB/Simulink仿真軟件簡介53
• 4.2.2 SPWM變頻技術與仿真建模53-54
• 4.2.3 轉差頻率控制矢量變頻方法54-55
• 4.2.4 轉差頻率控制矢量變頻調速系統(tǒng)模型的建立55-57
• 4.3 控制系統(tǒng)仿真與調試57-61
• 4.3.1 仿真參數(shù)設定與調試57-58
• 4.3.2 仿真結果計算與分析58-61
• 4.4 本章小結61-63
• 結論與展望63-65
• 參考文獻65-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況68-69
• 致謝69-70

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王欣 ,高順德 ,屈福政;國內外大型起重機的發(fā)展狀況[J];建筑機械;2005年02期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 沈偉偉;基于DSP的輪式移動機器人控制系統(tǒng)設計[D];南京理工大學;2010年

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本文編號：1022139