本文關(guān)鍵詞：基于分層滑模的橋式起重機(jī)防擺控制研究　出處：《東北大學(xué)》2014年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 橋式起重機(jī) 位移控制 防擺控制 PID控制 分層滑模

【摘要】：起重機(jī)作為一種現(xiàn)代搬運(yùn)機(jī)械,以其方便快捷、省時(shí)省力、占地面積小等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代廠房、建筑工地、現(xiàn)代化倉(cāng)庫(kù)、集裝箱貨場(chǎng)等國(guó)民生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。在工作過(guò)程中,起重機(jī)是以柔性繩索與負(fù)載連接,隨著起重機(jī)運(yùn)作狀態(tài)的改變,負(fù)載會(huì)由于小車(chē)或大車(chē)的加減速的影響而來(lái)回?cái)[動(dòng),這會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率,且負(fù)載擺動(dòng)給高空作業(yè)工人帶來(lái)了安全隱患。防擺控制的研究具有重要意義。本文從幾個(gè)方面對(duì)起重機(jī)防擺系統(tǒng)進(jìn)行了控制器的研究與設(shè)計(jì)。首先,本文對(duì)橋式起重機(jī)的工作原理、工作性質(zhì)和拉格朗日動(dòng)力學(xué)建模機(jī)制進(jìn)行了研究分析,由于拉格朗日動(dòng)力學(xué)建模廣泛應(yīng)用于橋式起重機(jī)這類(lèi)欠驅(qū)動(dòng)非線性系統(tǒng)上,因此對(duì)橋式起重機(jī)進(jìn)行了拉格朗日三維動(dòng)力學(xué)建模；針對(duì)實(shí)際操作規(guī)律,提出了橋式起重機(jī)模型線性化的規(guī)則,并對(duì)得到的模型進(jìn)行仿真,以給予實(shí)際操作中的起重機(jī)指導(dǎo)防擺的理論依據(jù)。其次,基于橋式起重機(jī)線性化模型,應(yīng)用傳統(tǒng)的PID控制方法對(duì)其進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明,傳統(tǒng)PID控制針對(duì)線性化起重機(jī)模型具有良好的控制效果,但穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng),對(duì)起重機(jī)負(fù)載系統(tǒng)的參數(shù)變化比較敏感、擺角較大、抑制擾動(dòng)能力比較弱；而在實(shí)際工作過(guò)程中,由于起重機(jī)負(fù)載系統(tǒng)的非線性、繩長(zhǎng)、風(fēng)變等擾動(dòng)的存在,很難精確建模,傳統(tǒng)PID控制具有一定的局限性。再者,針對(duì)傳統(tǒng)PID控制的局限性,考慮到橋式起重機(jī)系統(tǒng)的非線性、時(shí)變性、不確定性,結(jié)合滑模變結(jié)構(gòu)具有控制算法簡(jiǎn)單、魯棒性好、參數(shù)變化不敏感、容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn),本文提出將分層滑�？刂茟�(yīng)用于起重機(jī)這樣的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),采用分層的思想對(duì)位移和擺角分別進(jìn)行滑模面設(shè)計(jì),然后再對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行總體滑模面設(shè)計(jì),最終完成滑膜控制器的設(shè)計(jì)。對(duì)縮小后的起重機(jī)負(fù)載系統(tǒng)運(yùn)用Matlab軟件進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果驗(yàn)證了該控制方法的有效性。最后,對(duì)本文的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)未來(lái)的研究方向進(jìn)行了展望。
[Abstract]:As a kind of modern handling machinery, crane is widely used in modern factory building, construction site and modern warehouse because of its advantages of convenience, time saving and labor saving, small area and so on. Container yard and other areas of national production. In the working process, the crane is connected with the load by flexible rope, with the change of the crane operation state. The load will swing back and forth because of the acceleration and deceleration of the trolley or cart, which will seriously affect the production efficiency. And the load swing brings safety hidden trouble to the aerial workers. The research of anti-swinging control is of great significance. This paper studies and designs the controller of crane anti-swing system from several aspects. First of all. In this paper, the working principle, working properties and Lagrange dynamic modeling mechanism of bridge crane are studied and analyzed. Lagrangian dynamic modeling is widely used in nonlinear underactuated systems such as bridge cranes, so Lagrangian three-dimensional dynamic modeling of bridge cranes is carried out. Aiming at the practical operation rule, the rule of linearization of the bridge crane model is put forward, and the obtained model is simulated to provide the theoretical basis for guiding the anti-swing of the crane in the actual operation. Secondly. Based on the linearization model of bridge crane, the traditional PID control method is used to design the controller. The simulation results show that the traditional PID control has good control effect for the linearized crane model. But the stability time is longer, the crane load system is sensitive to the parameter change, the swing angle is larger, and the ability of restraining disturbance is relatively weak. However, in the actual work process, because of the nonlinear, rope length, wind variation and other disturbances of crane load system, it is difficult to accurately model, the traditional PID control has some limitations. In view of the limitation of traditional PID control, considering the nonlinear, time-varying and uncertainty of the bridge crane system, the sliding mode variable structure has the advantages of simple control algorithm, good robustness and insensitive parameter change. In this paper, the layered sliding mode control is applied to the under-drive system such as crane, and the sliding mode surface of displacement and swing angle is designed by using the idea of stratification. Then the whole system is designed to complete the design of synovial controller. The reduced crane load system is simulated by Matlab software. Simulation results verify the effectiveness of the control method. Finally, the research content of this paper is summarized, and the future research direction is prospected.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TH215

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本文編號(hào)：1356550