起重機(jī)的小車和吊重之間一般采用柔性鋼繩聯(lián)結(jié)，由于大、小車和吊重存在慣性，小車或大車的運(yùn)行使吊重產(chǎn)生搖擺，不利于起重機(jī)快速對位。一般吊重防搖的被動(dòng)控制較主動(dòng)控制容易實(shí)現(xiàn)。吊重防搖、減搖的型式一般有機(jī)械式、液壓油缸式、鋼絲繩索式、機(jī)械電子式和智能電子式，文中的研究重點(diǎn)在液壓油缸式和智能電子式減搖系統(tǒng)。對起重機(jī)吊重系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析是解決起重機(jī)快速對位問題的基礎(chǔ)。文中由橋式起重機(jī)建立了起重機(jī)吊重系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，并在線性簡化的基礎(chǔ)上得出吊重二自由度擺角模型。仿真結(jié)果表明：吊重的起升繩長和大、小車運(yùn)行的加(減)速度是影響吊重?cái)[角的主要因素，其中大、小車運(yùn)行加(減)速度對擺角的影響較繩長對擺角的影響顯著：起重機(jī)的大車和小車運(yùn)行對吊重?fù)u擺的影響效果是相同的。 液壓油缸式減搖系統(tǒng)在集裝箱起重機(jī)中應(yīng)用較多，為了能更好地為液壓減搖系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)，文中根據(jù)液壓減搖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和小車吊重系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)對液壓油缸式減搖系統(tǒng)在工程適用范圍內(nèi)建立了動(dòng)力學(xué)方程，對減搖系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，模擬實(shí)際工況進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真，結(jié)果表明：吊重?cái)[角按指數(shù)形式衰減，影響減搖系統(tǒng)減搖效果的因素有減搖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、起升質(zhì)量、起升繩長和起升速度。對于具體的液壓減搖系統(tǒng)，在最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)載荷比范圍或匹配起升質(zhì)量時(shí)，可以得到良好的減搖效果。 一般通過相應(yīng)的傳感器實(shí)時(shí)采集小車位置和速度、吊重?cái)[角和擺角角速度以及小車驅(qū)動(dòng)力等狀態(tài)變量信息，并提供給防搖控制系統(tǒng)�？紤]到吊重?cái)[角等變量現(xiàn)場測量的難度和成本，文中針對電壓控制小車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的小車吊重動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，通過設(shè)置全狀態(tài)觀測器或降維觀測器對相關(guān)變量進(jìn)行現(xiàn)場觀測，即重構(gòu)狀態(tài)變量空間，從而將相關(guān)變量的估計(jì)信息提供給防搖控制系統(tǒng)。通過采集小車位置信息可以設(shè)置全狀態(tài)觀測器對包括小車位置在內(nèi)的所有狀態(tài)變量進(jìn)行觀測：通過采集小車位置和速度信息可以設(shè)置降維觀測器對吊重?cái)[角、擺角角速度和驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行觀測。觀測器的相應(yīng)狀態(tài)變量的觀測時(shí)間與小車吊重系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、觀測器的極點(diǎn)和相應(yīng)狀態(tài)變量的初始值有關(guān)。在給定系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)和相應(yīng)狀態(tài)變量的初始條件下可以繪制觀測器極點(diǎn)與對應(yīng)狀態(tài)變量的觀測時(shí)間關(guān)系曲線，為了使觀測器精確重構(gòu)狀態(tài)變量空間并具有良好的動(dòng)態(tài)特性，可以將觀測器的極點(diǎn)配置在復(fù)平面負(fù)實(shí)軸上和該曲線的平緩變化區(qū)域。 由小車吊重開環(huán)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性和開環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)在復(fù)平面的分布形態(tài)，開環(huán)系統(tǒng)本身是不穩(wěn)定的。通過引入狀態(tài)反饋增益調(diào)節(jié)器構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中狀態(tài)變量信息由傳感器現(xiàn)場采集或觀測器觀測所得。采用極點(diǎn)配置法(極點(diǎn)位移法)，通過考慮控制系統(tǒng)復(fù)平面上一對閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)，控制系統(tǒng)的其余極點(diǎn)可以配置在離這對主導(dǎo)極點(diǎn)左側(cè)較遠(yuǎn)處，用類似二階系統(tǒng)性能分析方法獲得反饋控制器的增益調(diào)節(jié)參數(shù)，通過調(diào)節(jié)參數(shù)配置反饋控制系統(tǒng)的極點(diǎn)為期望極點(diǎn)，從而使吊重的擺動(dòng)能在小車的目標(biāo)位置和期望時(shí)間衰減為零。當(dāng)反饋控制系統(tǒng)引入狀態(tài)觀測器時(shí)，要求觀測器對狀態(tài)變量的觀測速度比反饋控制器對狀態(tài)變量的調(diào)節(jié)速度快。文中進(jìn)行了觀測器和反饋控制器的設(shè)計(jì)，仿真結(jié)果表明在小車目標(biāo)位置、指定調(diào)節(jié)誤差范圍內(nèi)吊重?cái)[角能在期望的時(shí)間衰減為零，各狀態(tài)變量均有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，說明了觀測器和控制器設(shè)計(jì)的合理性和有效性。 起重機(jī)現(xiàn)代智能電子吊重防搖控制系統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)須建立在現(xiàn)代電子電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上。文中對起重機(jī)快速對位的實(shí)現(xiàn)提出基于控制器局域網(wǎng)(CAN)總線形式的數(shù)字信號處理(DSP)控制系統(tǒng)，合理設(shè)計(jì)了CAN總線控制系統(tǒng)的智能節(jié)點(diǎn)電路，對吊重?cái)[角的三角形測量方法給出了具體實(shí)施方案。這些關(guān)鍵技術(shù)的解決是吊重防搖控制理論和方法進(jìn)一步物理實(shí)現(xiàn)的前期工作。
【學(xué)位單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TH21
【部分圖文】：

者運(yùn)動(dòng)可以看成是后者運(yùn)動(dòng)的復(fù)合〔’781。考慮集裝箱起重機(jī)小車與集裝箱專用吊具之間的四吊點(diǎn)聯(lián)結(jié)形式，如果吊重不發(fā)生繞小車中心點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則四吊點(diǎn)與單吊點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是一致的[20]，這時(shí)可以用如圖2一1所示的起重機(jī)模型來分析吊重的偏擺運(yùn)動(dòng)。吊重防搖的實(shí)質(zhì)就是控制圖2一1起重機(jī)吊重系統(tǒng)模型吊重相對于小車中心豎直線h的偏擺幅度(簡稱擺幅)。防搖的目的就是控制擺角(吊重起升繩l與h的夾角)在規(guī)定范圍內(nèi)，或者當(dāng)擺角超過規(guī)定范圍時(shí)擺幅在最短時(shí)間內(nèi)衰減到規(guī)定范圍內(nèi)，以利于起重機(jī)的快速對位。所以，為了實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的快速對位，達(dá)到吊重防搖的目的，必須在建立吊

叫---一卜一小車軌道中心圖6一8光平面測量鋼繩偏擺位置示意圖設(shè)光平面離懸掛點(diǎn)。，的垂直高度為h，鋼繩在光平面的位置為P(氣，yo:)則吊重偏角大小0，一arctan互，嘆，一aretan魚h少h(6一4a、b)由于這種光帶傳感器的測量精度可達(dá)士0.06林m，所以距離口1的安裝距離，及h可以較小
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 杜文正;謝政;童國林;劉陳;;橋式起重機(jī)定位和防擺的粒子群算法優(yōu)化PID控制[J];兵工自動(dòng)化;2012年11期

2 鐘斌;;基于狀態(tài)估計(jì)的起重機(jī)吊重?cái)[角衰減方法[J];計(jì)算機(jī)仿真;2011年07期

3 崔建偉;趙雁;鐘斌;;起重機(jī)吊重系統(tǒng)狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)與仿真[J];計(jì)算機(jī)仿真;2012年03期

4 曾少航;趙雁;鐘斌;;起重機(jī)吊重系統(tǒng)降維觀測器設(shè)計(jì)與仿真[J];計(jì)算機(jī)仿真;2012年11期

5 鐘斌;;橋門式起重機(jī)吊重?cái)[角軟測量及仿真研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2011年09期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 李天鷹;動(dòng)基座條件下防擺技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

2 張晶;起重機(jī)吊重防搖控制研究及控制卡的設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2008年

3 王廣超;起重機(jī)主動(dòng)防搖控制策略研究[D];西南交通大學(xué);2012年

4 許昌;內(nèi)卸式門座卸船機(jī)抓斗運(yùn)動(dòng)特性的研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

5 楊會珍;基于力學(xué)模型控制的門式起重機(jī)減擺系統(tǒng)的研究[D];太原科技大學(xué);2012年

6 樂昭;起重機(jī)安全監(jiān)控與防搖控制研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

7 馬海峰;基于遠(yuǎn)程虛擬監(jiān)控的數(shù)控起重機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)[D];西南交通大學(xué);2013年

本文編號：2847377