本文關(guān)鍵詞：起重船吊物系統(tǒng)的控制研究

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【摘要】：隨著當(dāng)前全球?qū)Ｑ筚Y源的大力開(kāi)發(fā)，起重船作為海洋工程中常用的工程船舶，是海上裝卸、建造的必備工具，越來(lái)越受到各國(guó)的關(guān)注。起重船在海上作業(yè)時(shí)，難免會(huì)受到風(fēng)浪的影響，船體因此會(huì)發(fā)生搖擺而致使作業(yè)無(wú)法正常進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)引發(fā)起重船船體傾覆，后果不堪設(shè)想。因此有必要對(duì)起重船的吊物系統(tǒng)進(jìn)行控制研究，使吊物擺角控制在安全范圍內(nèi)，提高吊物系統(tǒng)的自動(dòng)化與智能化，這對(duì)于保證起重船快速平穩(wěn)的作業(yè)具有重大的意義。 本文以起重船海上起吊作業(yè)情況為背景，首先對(duì)海洋波面的運(yùn)動(dòng)做了一定的研究，建立了海上規(guī)則波的波面運(yùn)動(dòng)方程。然后以規(guī)則波作為吊物系統(tǒng)的干擾激勵(lì)，運(yùn)用拉格朗日法建立了吊物系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，在MATLAB中采用數(shù)值分析法得出了影響吊物系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)的三個(gè)因素，分別是吊繩長(zhǎng)度、起吊速度及激勵(lì)頻率。 然后根據(jù)吊物系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)結(jié)果，對(duì)吊物控制系統(tǒng)構(gòu)建了一個(gè)前饋反饋控制器整體框架，前饋控制器是由ELM極限學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)成，，反饋控制器是通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制與滑模變結(jié)構(gòu)控制相結(jié)合設(shè)計(jì)。再結(jié)合船用起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在起重機(jī)機(jī)械臂末端增加兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向相互垂直的液壓缸，以此為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，分別對(duì)船體的橫搖與縱搖進(jìn)行角度補(bǔ)償，參照機(jī)器人手臂建模的方法，利用D_H建模法建立了吊臂控制系統(tǒng)的模型。 接著對(duì)起重船擺動(dòng)軌跡跟蹤進(jìn)行了具體的研究，用于前饋控制。由于傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在缺陷，提出一種基于極端學(xué)習(xí)機(jī)ELM算法的軌跡跟蹤方法，對(duì)ELM算法的理論及步驟進(jìn)行了探討，并與傳統(tǒng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行對(duì)比，分析仿真結(jié)果，得出了ELM算法的可行性與優(yōu)越性。 最后設(shè)計(jì)了神經(jīng)滑�？刂破�，用于反饋控制。利用滑模變結(jié)構(gòu)控制的強(qiáng)魯棒性，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)超強(qiáng)的自學(xué)習(xí)能力，采用ELM網(wǎng)絡(luò)對(duì)滑模變結(jié)構(gòu)控制切換項(xiàng)的增益進(jìn)行調(diào)節(jié)，降低了滑模控制的抖振，提高了整體控制性能。最后將控制器用于吊物系統(tǒng)擺動(dòng)控制中去，分析吊物擺動(dòng)控制的仿真效果，結(jié)果顯示該控制系統(tǒng)能夠較好的實(shí)現(xiàn)吊物擺角控制。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U674.35

【參考文獻(xiàn)】

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1 李世敬,王解法,馮祖仁;基于自適應(yīng)變結(jié)構(gòu)控制的機(jī)器人系統(tǒng)仿真研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2002年09期

本文編號(hào)：1289552