本文關(guān)鍵詞：基于遠程虛擬監(jiān)控的數(shù)控起重機控制系統(tǒng)開發(fā)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著核電事業(yè)的高速發(fā)展,核電站在提供給人類巨大能源的同時也帶來了許多問題,其中最重要的問題之一就是如何處理核電站產(chǎn)生的大量核廢料。目前國內(nèi)應用于核廢料處理的吊運設(shè)備主要還是進口的核廢料起重機,存在價格昂貴,維修保養(yǎng)不方便等問題,而國內(nèi)對該設(shè)備的研究還處于起步階段,因此,研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化核廢料數(shù)控起重機就具有非常重要的現(xiàn)實意義。 本文針對核廢料起重機的工作要求,參考現(xiàn)有核廢料起重機的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、機械結(jié)構(gòu)和核廢料吊運的工藝流程,提出了核廢料數(shù)控起重機控制系統(tǒng)的整體設(shè)計方案,包括硬件方案和軟件方案；在此基礎(chǔ)上,設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬件控制單元,包括伺服系統(tǒng)、可編程控制器和傳感器等,并進行了相應單元的硬件選型；針對核廢料起重機的高定位精度要求,綜合采用基于虛擬軸的多電機同步算法和離散PID算法,滿足定位精度要求；為了減小吊重擺動,提高核廢料起重機運行的安全性,在分析國內(nèi)外防擺算法的基礎(chǔ)上,本文提出了一種模糊變論域自適應防擺算法,解決了傳統(tǒng)模糊防擺算法參數(shù)設(shè)置的難題,簡化了解耦方法和控制器結(jié)構(gòu)；針對核廢料起重機高可靠性作業(yè)的特點,本文將容錯控制與基于故障樹的故障診斷法相結(jié)合,采用主動容錯法,通過硬件冗余和軟件冗余實現(xiàn)控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計。 同時本文還研究了基于Kinect的核廢料數(shù)控起重機遠程操作技術(shù)。參考起重機操作規(guī)范,將操作員動作劃分為靜態(tài)手勢和動態(tài)手勢,并建立相關(guān)動作庫,通過Kinect檢測識別操作員手勢并控制虛擬監(jiān)控模塊的運行,通過模板匹配法識別靜態(tài)手勢,通過動態(tài)幀分析識別動態(tài)手勢。 最后,通過仿真和實驗室搭建的樣機進行了實驗,并對實驗所得各類數(shù)據(jù)和波形進行了分析,驗證了本系統(tǒng)設(shè)計的合理性,并對核廢料起重機的下一步研制有著一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：核廢料數(shù)控起重機 精確定位 容錯控制 自適應模糊控制 Kinect
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH218;TP277
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 核廢料起重機控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2 起重機防擺技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 起重機遠程監(jiān)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.3 論文研究的主要內(nèi)容18-19
• 第2章 核廢料數(shù)控起重機的總體分析和設(shè)計19-33
• 2.1 作業(yè)環(huán)境19
• 2.2 作業(yè)流程分析19-21
• 2.2.1 手動控制操作19-20
• 2.2.2 自動出入庫操作20-21
• 2.3 核廢料起重機機械結(jié)構(gòu)21-22
• 2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計目標22-23
• 2.4.1 控制系統(tǒng)性能參數(shù)要求22
• 2.4.2 控制系統(tǒng)性能指標22-23
• 2.5 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)23-24
• 2.6 控制系統(tǒng)硬件方案設(shè)計24-28
• 2.6.1 控制系統(tǒng)硬件框架24-25
• 2.6.2 可編程控制器選型設(shè)計25-26
• 2.6.3 交流伺服控制系統(tǒng)選型設(shè)計26
• 2.6.4 定位傳感器選型設(shè)計26-28
• 2.7 控制系統(tǒng)軟件方案設(shè)計28-32
• 2.7.1 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架28-30
• 2.7.2 軟件系統(tǒng)模塊設(shè)計30-32
• 2.8 本章小結(jié)32-33
• 第3章 核廢料數(shù)控起重機控制算法的設(shè)計與實現(xiàn)33-70
• 3.1 起重機精確定位33-41
• 3.1.1 多電機同步控制33-37
• 3.1.2 加減速策略37-41
• 3.2 起重機的自適應變論域模糊防擺控制算法41-56
• 3.2.1 模糊控制理論41-42
• 3.2.2 變論域自適應模糊控制理論42-43
• 3.2.3 起重機動力學模型的建立與分析43-47
• 3.2.4 模糊防擺控制器設(shè)計47-49
• 3.2.5 伸縮因子設(shè)計49-51
• 3.2.6 自適應變論域模糊防擺控制器結(jié)構(gòu)51
• 3.2.7 核廢料數(shù)控起重機智能防擺算法仿真分析51-56
• 3.3 控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計56-68
• 3.3.1 控制系統(tǒng)故障樹的建立及分析57-60
• 3.3.2 控制系統(tǒng)硬件冗余設(shè)計及故障檢測60-67
• 3.3.3 控制系統(tǒng)軟件冗余設(shè)計67-68
• 3.4 控制系統(tǒng)通訊接口68
• 3.5 本章小結(jié)68-70
• 第4章 基于Kinect的核廢料起重機遠程操作技術(shù)70-80
• 4.1 Kinect的組成結(jié)構(gòu)及成像模型70-72
• 4.1.1 基于Lighting Code的深度相機成像模型71-72
• 4.1.2 骨骼跟蹤72
• 4.2 起重機指揮動作分類72-74
• 4.3 基于視覺的起重機操作手勢識別流程74
• 4.4 起重機操作員靜態(tài)手勢識別74-76
• 4.5 起重機操作員動態(tài)手勢識別76-79
• 4.5.1 操作員動態(tài)手勢前處理76-78
• 4.5.2 操作員動態(tài)幀分析手勢識別算法78-79
• 4.6 通訊接口79
• 4.7 本章小結(jié)79-80
• 第5章 核廢料數(shù)控起重機運行與測試80-88
• 5.1 核廢料數(shù)控起重機控制系統(tǒng)功能測試80-84
• 5.1.1 實驗樣機結(jié)構(gòu)80-81
• 5.1.2 出/入庫測試81-83
• 5.1.3 故障檢測測試83-84
• 5.2 基于Kinect的核廢料數(shù)控起重機遠程操作實驗84-86
• 5.3 本章小結(jié)86-88
• 總結(jié)與展望88-90
• 1 總結(jié)88-89
• 2 展望89-90
• 致謝90-91
• 參考文獻91-97
• 攻讀碩士期間作者的科研成果97

【參考文獻】

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本文編號：351378