本文關(guān)鍵詞：多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備力學(xué)性能與協(xié)調(diào)控制研究　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著工程任務(wù)的日益艱巨,在很多特殊工況下,單體起重機(jī)無法較好地完成吊裝任務(wù)。同時(shí)近年來單體起重機(jī)在構(gòu)型、材料和控制系統(tǒng)等方面的快速發(fā)展使得多起重機(jī)協(xié)作吊裝作業(yè)成為可能,多臺起重機(jī)協(xié)作吊裝越來越多地應(yīng)用于工程中。然而多起重機(jī)的耦合增加了吊裝作業(yè)的復(fù)雜程度、指揮難度和危險(xiǎn)性,極易導(dǎo)致碰撞、傾覆等重大連鎖事故,因此保證起重機(jī)協(xié)作吊裝的協(xié)調(diào)控制十分重要。本文依托國家自然科學(xué)基金“大型重載起重吊裝空間協(xié)作柔索并聯(lián)構(gòu)型裝備機(jī)構(gòu)的動態(tài)性能分析與協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究(項(xiàng)目編號:51275515)”項(xiàng)目,深入開展多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備的動力學(xué)、性能指標(biāo)和協(xié)調(diào)控制等方面的研究,為多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備的穩(wěn)定高效作業(yè)提供理論支持和技術(shù)方案。首先,以柔索并聯(lián)機(jī)構(gòu)的角度對多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備進(jìn)行分析。根據(jù)工程應(yīng)用需求,在柔索并聯(lián)機(jī)構(gòu)自由度理論的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備(3R3T構(gòu)型)和多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備(3T構(gòu)型),并提出可行的協(xié)作吊裝方案。在運(yùn)動學(xué)分析的基礎(chǔ)上,分別采用達(dá)朗貝爾原理和拉格朗日方程對多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備進(jìn)行動力學(xué)分析,得到了兩種構(gòu)型裝備的動力學(xué)特性,包括卷揚(yáng)系統(tǒng)、變幅系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的動作和負(fù)載變化規(guī)律。數(shù)值仿真結(jié)果表明,由于多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備(3R3T構(gòu)型)的欠約束構(gòu)型,其鋼絲繩張緊力波動和起重機(jī)側(cè)向力均遠(yuǎn)大于多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備(3T構(gòu)型),并且鋼絲繩傾角隨作業(yè)速度的提高而增加,降低了系統(tǒng)的效率和安全性。因此確定以多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備(3T構(gòu)型)為對象進(jìn)行深入研究。其次,對多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備(3T構(gòu)型)的關(guān)鍵性能指標(biāo)進(jìn)行了深入的分析,提出了裝備工作空間求解方法,掌握了裝備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對工作空間大小的影響規(guī)律。在運(yùn)動學(xué)的基礎(chǔ)上,建立了整體裝備的誤差模型并進(jìn)行了24各誤差源的靈敏度分析,揭示了誤差源對吊裝重物位置誤差的影響規(guī)律。根據(jù)雅克比矩陣條件數(shù)確定條件數(shù)指標(biāo),作為衡量裝備的靈巧度性能指標(biāo)。結(jié)合裝備在工作空間不同高度切面的誤差和靈巧度分析,通過數(shù)值仿真分析確定了工作空間中吊裝重物運(yùn)動范圍大、位置精度高且裝備整體靈巧度高的區(qū)域,對多機(jī)協(xié)作吊裝作業(yè)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化和協(xié)調(diào)控制具有指導(dǎo)意義。最后,針對多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備重復(fù)性的任務(wù)特點(diǎn),在動力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,考慮隨機(jī)干擾和動力學(xué)方程線性化殘差項(xiàng),設(shè)計(jì)了多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備自適應(yīng)魯棒迭代學(xué)習(xí)控制器,通過與傳統(tǒng)PD控制器的仿真結(jié)果對比表明多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備自適應(yīng)魯棒迭代學(xué)習(xí)控制器具有更好的軌跡跟蹤性能且功耗明顯降低。搭建了多起重機(jī)協(xié)作柔索并聯(lián)吊裝裝備實(shí)驗(yàn)平臺,開發(fā)了控制系統(tǒng)軟件和硬件。軌跡跟蹤性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了控制器的有效性,為更深入的工業(yè)性應(yīng)用實(shí)驗(yàn)奠定了理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH21

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本文編號：1350120