橋式起重機作為一種物料搬運裝備,具有結(jié)構(gòu)簡單,占地空間少,作業(yè)空間大、作業(yè)效率高等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于車間、倉庫、碼頭等工業(yè)與物流領(lǐng)域。隨著工業(yè)與物流自動化程度的提高,對作業(yè)效率和安全性要求越來越高。橋式起重機采用柔繩吊運貨物,伴隨吊運過程中經(jīng)常出現(xiàn)的啟/停與加減速,貨物必然出現(xiàn)擺動。若不能迅速消除擺動,輕則影響了吊運效率,重則會帶來較大的安全隱患。因此,起重機的防搖擺控制得到日益廣泛的重視。本文圍繞著橋式起重機的防搖擺控制,分析了國內(nèi)外防搖擺技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài),首先基于拉格朗日動力學(xué)方程建立了橋式起重機的動力學(xué)模型,并根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)空間方程和李雅普諾夫穩(wěn)定性定理,分析了系統(tǒng)的能觀性、能控性和穩(wěn)定性。在對比分析了動力學(xué)控制和運動學(xué)控制的優(yōu)缺點后,選擇從運動學(xué)控制入手進(jìn)行起重機的防搖擺研究,并分別從開環(huán)控制和閉環(huán)控制展開:開環(huán)上,基于系統(tǒng)在恒加速度下的等周期性擺動特性,提出了一種基于擺動周期的防搖擺控制方案,并結(jié)合實際應(yīng)用需求對周期控制方案進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn);閉環(huán)上,提出運動學(xué)上的狀態(tài)反饋控制方案,在防搖擺的同時實現(xiàn)了小車的終點精確定位;更進(jìn)一步,將阻尼振動的思想與模糊控制相結(jié)合,提出了一... 

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 橋式起重機防搖擺算法研究的背景和意義
        1.1.1 橋式起重機概述
        1.1.2 橋式起重機防搖擺研究的意義
    1.2 國內(nèi)外橋式起重機防搖擺研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外起重機防搖擺研究
        1.2.2 國內(nèi)起重機防搖擺研究
    1.3 課題研究內(nèi)容及組織構(gòu)架
        1.3.1 課題研究內(nèi)容
        1.3.2 文章組織結(jié)構(gòu)
第二章 橋式起重機負(fù)載纜繩系統(tǒng)數(shù)學(xué)分析和建模
    2.1 橋式起重機基本結(jié)構(gòu)和運動示意
    2.2 建模方法的選擇
    2.3 基于第二類拉格朗日動力學(xué)方程的系統(tǒng)三維建模
        2.3.1 拉格朗日方程介紹
        2.3.2 系統(tǒng)物理模型的假設(shè)
        2.3.3 基于拉格朗日方程的系統(tǒng)三維建模
    2.4 基于拉格朗日動力學(xué)方程的系統(tǒng)二維建模
    2.5 系統(tǒng)模型線性簡化和狀態(tài)空間方程
        2.5.1 系統(tǒng)的線性化
        2.5.2 系統(tǒng)狀態(tài)空間方程的簡化和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
    2.6 起重機系統(tǒng)性能分析
        2.6.1 系統(tǒng)的能觀性和能控性分析
        2.6.2 系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
    2.7 本章小結(jié)
第三章 基于運動學(xué)的周期防搖擺開環(huán)控制
    3.1 控制方案的選擇
        3.1.1 開環(huán)控制和閉環(huán)控制
        3.1.2 運動學(xué)控制和動力學(xué)控制
    3.2 起重機系統(tǒng)動態(tài)性能仿真
        3.2.1 系統(tǒng)在SIMULINK中建模
        3.2.2 系統(tǒng)動態(tài)性能仿真和等效單擺運動的提出
    3.3 周期防搖擺策略的提出和改進(jìn)
        3.3.1 簡單的周期防搖擺策略
        3.3.2 周期防搖擺策略的改進(jìn)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于運動學(xué)的狀態(tài)反饋閉環(huán)控制
    4.1 閉環(huán)控制的必要性與控制目標(biāo)
        4.1.1 閉環(huán)控制的必要性
        4.1.2 控制方法的選擇和控制目標(biāo)
    4.2 狀態(tài)反饋控制介紹
    4.3 以力作為控制信號的狀態(tài)反饋控制及其仿真
        4.3.1 動力學(xué)狀態(tài)空間方程
        4.3.2 配置極點,構(gòu)建狀態(tài)反饋控制器
        4.3.3 SIMULINK實例仿真
    4.4 以加速度作為控制信號的狀態(tài)反饋控制及其仿真
        4.4.1 運動學(xué)狀態(tài)空間方程
        4.4.2 配置極點,構(gòu)建狀態(tài)反饋控制器
        4.4.3 SIMULINK實例仿真
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于運動學(xué)的模糊防搖擺閉環(huán)控制
    5.1 模糊控制介紹
        5.1.1 模糊推理
        5.1.2 模糊控制算法的具體實現(xiàn)
    5.2 速度、位置雙跟蹤防搖擺模糊控制器的實現(xiàn)及其仿真
        5.2.1 輸入變量隸屬函數(shù)
        5.2.2 以速度作為輸出的模糊控制器的缺陷
        5.2.3 具有速度位置雙跟蹤能力的三維模糊防搖擺控制器的提出
    5.3 運動學(xué)模糊與動力學(xué)模糊控制效果的比較
        5.3.1 動力學(xué)模糊防搖擺控制
        5.3.2 運動學(xué)控制與動力學(xué)控制仿真對比
    5.4 運動學(xué)模糊控制與運動學(xué)狀態(tài)反饋控制比較
    5.5 本章小結(jié)
第六章 實驗平臺搭建及算法實驗驗證
    6.1 實驗平臺搭建
        6.1.1 平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計和搭建
        6.1.2 控制器硬件
        6.1.3 軟件開發(fā)環(huán)境
        6.1.4 算法的軟件實現(xiàn)
    6.2 算法的實驗驗證
        6.2.1 周期防搖擺開環(huán)算法的驗證
        6.2.2 狀態(tài)反饋閉環(huán)算法的驗證
        6.2.3 模糊防搖擺閉環(huán)算法的驗證
    6.3 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]門式起重機減擺PID控制系統(tǒng)的研究[J]. 楊會珍,李虹,趙勇.  機械工程與自動化. 2012(04)
[2]基于模糊控制的橋式起重機定位防擺研究[J]. 蔣理,陳樹廣.  計算機仿真. 2009(06)
[3]基于輸入整形的線性二次型調(diào)節(jié)器及其應(yīng)用[J]. 王曉軍,邵惠鶴.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2006(05)
[4]基于模糊的橋式起重機的定位和防擺控制研究[J]. 王曉軍,邵惠鶴.  系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2005(04)
[5]橋式起重機抓斗的防擺控制[J]. 鄒軍,陳志堅.  山東大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 1999(01)
[6]起重機最優(yōu)消擺對策[J]. 李偉,張桂青.  山東建筑工程學(xué)院學(xué)報. 1998(03)
[7]吊車防擺技術(shù)的研究[J]. 華克強,高淑玲,朱齊丹.  控制理論與應(yīng)用. 1992(06)

博士論文
[1]基于吊重防搖控制的起重機快速對位關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 鐘斌.西南交通大學(xué) 2007
[2]起重機自適應(yīng)智能防擺控制方法及其仿真研究[D]. 黃凱.南京林業(yè)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]橋式起重機監(jiān)控管理及防擺控制系統(tǒng)的研究[D]. 滿斌.天津理工大學(xué) 2015
[2]岸邊橋式集裝箱起重機防搖擺控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 趙斌.上海交通大學(xué) 2009
[3]港口集裝箱起重機智能防搖控制系統(tǒng)研究與仿真[D]. 郭立觀.太原科技大學(xué) 2009
[4]基于智能優(yōu)化的模糊PID控制算法研究[D]. 于親波.華北電力大學(xué)（北京） 2004



本文編號：3688259