本文關(guān)鍵詞：港口橋式起重機精確定位及防擺控制系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：港口橋式起重機作為一種運載工具,廣泛運用于港口裝卸貨物。由于起重機自身結(jié)構(gòu)的原因,負載不可避免地產(chǎn)生位移偏差和吊重擺動。目前一般采用手動和消極的定位消擺方法,自動控制方案還不是很成熟。針對這種現(xiàn)狀,本文設(shè)計了起重機主動定位防擺控制系統(tǒng),根據(jù)不同的控制算法設(shè)計了相應(yīng)的控制器,對起重機快速、安全的運行具有重要意義。根據(jù)某港口的裝運工藝,分析研究橋式起重機在整個過程的運動特性；根據(jù)機理建模的方法,采用拉格朗日方程建立了三維橋式起重機系統(tǒng)的動力學(xué)模型,并在合理的范圍內(nèi)對起重機系統(tǒng)模型的非線性方程進行了簡化,得到橋式起重機系統(tǒng)的線性模型；分析得到三維橋式起重機在X方向上和y方向上的移動具有獨立性和等同效應(yīng),對三維動力學(xué)模型進行簡化,得到二維動力學(xué)模型。根據(jù)起重機系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和控制目標(biāo),設(shè)計相應(yīng)的傳統(tǒng)PID控制器,并采用臨界比例度法整定和優(yōu)化控制器參數(shù)；同時在Matlab軟件中對該控制系統(tǒng)進行仿真,仿真結(jié)果表明,控制性能基本滿足現(xiàn)場的控制要求,但對負載參數(shù)變化比較敏感、擺角較大,尤其在遇到暴風(fēng)雨等外界干擾時,超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間明顯增加。因此,傳統(tǒng)PID控制在起重機系統(tǒng)中的應(yīng)用,具有一定的局限性。港口橋式起重機是集非線性、時變性、不確定性及強耦合性為一體的復(fù)雜系統(tǒng)。為改進傳統(tǒng)PID控制應(yīng)用在起重機系統(tǒng)上動態(tài)特性差、抗擾性能弱的問題,本文利用模糊PID控制算法不依賴精確數(shù)學(xué)模型的優(yōu)點,根據(jù)港口橋式起重機的特點,結(jié)合現(xiàn)場操作工作人員的經(jīng)驗,設(shè)計出符合現(xiàn)場工作工況的模糊規(guī)則,以實時整定模糊PID控制器的參數(shù)。根據(jù)參數(shù)在線控制的原則,最終設(shè)計出具有參數(shù)自整定功能的港口橋式起重機系統(tǒng)模糊PID控制器。仿真結(jié)果表明,模糊PID控制器不僅在定位精度方面優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制器,對系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)變化不敏感,而且對工況變化的適應(yīng)性增強,吊重擺角較小,進一步提高了系統(tǒng)的魯棒性。
【關(guān)鍵詞】：港口起重機 精確定位 吊重防擺 三維動力學(xué)模型 模糊PID
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH215
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 港口橋式起重機精確定位防擺研究的熱點11-12
• 1.3 港口橋式起重機精確定位防擺的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4 本文的研究內(nèi)容15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-18
• 第2章 港口橋式起重機系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立18-32
• 2.1 港口橋式起重機系統(tǒng)的工藝分析18-22
• 2.1.1 港口岸橋自動控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)19-21
• 2.1.2 該港口岸橋自動控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)21-22
• 2.2 橋式起重機數(shù)學(xué)模型的建立22-30
• 2.2.1 橋式起重機系統(tǒng)三維動力學(xué)模型22-26
• 2.2.2 橋式起重機系統(tǒng)三維動力學(xué)模型的簡化26-27
• 2.2.3 橋式起重機二維動力學(xué)模型27-30
• 2.3 本章小結(jié)30-32
• 第3章 港口岸橋定位防擺控制器設(shè)計32-40
• 3.1 港口橋式起重機系統(tǒng)的控制目標(biāo)分析32-34
• 3.1.1 橋式起重機系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能分析32-33
• 3.1.2 橋式起重機系統(tǒng)的動態(tài)性能分析33-34
• 3.2 港口岸橋起重機系統(tǒng)的開環(huán)控制34-36
• 3.3 港口岸橋起重機系統(tǒng)的閉環(huán)控制36-39
• 3.4 本章小節(jié)39-40
• 第4章 港口岸橋定位防擺系統(tǒng)模糊控制器設(shè)計40-54
• 4.1 港口岸橋定位防擺系統(tǒng)模糊控制器的構(gòu)建40-44
• 4.2 港口岸橋定位防擺系統(tǒng)模糊控制器的參數(shù)設(shè)計44-53
• 4.2.1 港口岸橋定位防擺系統(tǒng)參數(shù)論域的確定44-45
• 4.2.2 系統(tǒng)量化因子和比例因子參數(shù)設(shè)計45-47
• 4.2.3 岸橋系統(tǒng)模糊控制器隸屬函數(shù)的設(shè)計47-49
• 4.2.4 岸橋系統(tǒng)參數(shù)整定規(guī)則和模糊推理設(shè)計49-51
• 4.2.5 岸橋系統(tǒng)控制器輸出量的反模糊化51-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 第5章 港口岸橋定位防擺系統(tǒng)的仿真分析54-66
• 5.1 港口岸橋定位防擺系統(tǒng)仿真模型的搭建54-56
• 5.1.1 港口岸橋定位防擺系統(tǒng)傳統(tǒng)控制仿真模型54-55
• 5.1.2 港口岸橋定位防擺系統(tǒng)模糊控制仿真模型55-56
• 5.2 仿真結(jié)果分析56-63
• 5.2.1 傳統(tǒng)控制在精確定位方面的仿真分析56-57
• 5.2.2 傳統(tǒng)控制在精確定位與防擺方面的仿真分析57-58
• 5.2.3 模糊控制在精確定位與防擺方面的仿真分析58-60
• 5.2.4 模糊控制與傳統(tǒng)控制抗擾性能的仿真對比分析60-61
• 5.2.5 岸橋定位防擺系統(tǒng)參數(shù)變動下仿真分析61-63
• 5.3 本章小結(jié)63-66
• 第6章 結(jié)論與展望66-68
• 6.1 本文總結(jié)66-67
• 6.2 未來工作展望67-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72

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