發(fā)布時間：2017-07-27 00:09

  本文關(guān)鍵詞：起重機(jī)吊重偏擺與定位系統(tǒng)的控制研究

  更多相關(guān)文章： 起重機(jī) 吊重偏擺 定位 動力學(xué)仿真 控制

【摘要】：橋門式起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中重要的物料搬運(yùn)機(jī)械,在車間的產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)運(yùn)、港口的集裝箱碼放以及林區(qū)的原木裝卸等工作中有著廣泛的應(yīng)用。起重機(jī)在作業(yè)的過程中,大、小車的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變會使吊重發(fā)生球面擺動,這將降低起重機(jī)的吊裝作業(yè)效率和安全性能。 本文對橋門式起重機(jī)的吊運(yùn)過程進(jìn)行動力學(xué)分析,并根據(jù)系統(tǒng)的動力學(xué)特性提出吊重偏擺和定位的控制方案,在提高起重機(jī)的作業(yè)效率和提高作業(yè)安全性方面具有實際意義。論文的主要研究內(nèi)容如下： (1)從總體上對起重機(jī)進(jìn)行力學(xué)分析,應(yīng)用拉格朗日方程原理建立大小車同時運(yùn)行條件下的起重機(jī)吊運(yùn)過程的數(shù)學(xué)模型。模型的分析結(jié)果表明,吊重在大車和小車運(yùn)行平面內(nèi)的擺動是不相關(guān)的,從而建立只有小車運(yùn)行條件下的系統(tǒng)模型。對模型進(jìn)行線性化處理得出系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài),有一個振蕩環(huán)節(jié)。 (2)在MATLAB/Simulink軟件環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)動力學(xué)特性的仿真試驗。仿真結(jié)果表明,吊重在小車的加速階段和制動階段做受迫擺動,速度呈現(xiàn)周期性交替變化,其定位主要受自身的質(zhì)量大小和鋼絲繩長度的影響。小車制動停止后,吊重僅在空氣阻力和鋼絲繩的阻尼作用下達(dá)到完全消除擺動需要的時間較長。 (3)采用PID控制和模糊控制理論研究吊重偏擺與定位的控制機(jī)理,分別對兩種控制方法進(jìn)行仿真試驗：PID控制和模糊控制系統(tǒng)都能控制吊重跟隨小車到達(dá)目標(biāo)位移處并且快速消除吊重的擺動。但兩種方法都存在不足之處：PID控制存在位移超調(diào)量大的缺點(diǎn),對吊重的最大擺角的限制效果也不好；模糊控制缺少對靜態(tài)誤差的消除作用,穩(wěn)定性難以保證。在此基礎(chǔ)上,將PID控制與模糊控制技術(shù)結(jié)合起來,形成參數(shù)自整定的模糊PID控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明：該控制系統(tǒng)具有常規(guī)模糊控制響應(yīng)速度快的特點(diǎn),同時將吊重的最大偏擺角度限制得更小,吊重的擺動時間進(jìn)一步縮短。系統(tǒng)對鋼絲繩的長度和吊重的質(zhì)量的變化具有很好的魯棒性。
【關(guān)鍵詞】：起重機(jī) 吊重偏擺 定位 動力學(xué)仿真 控制
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH21;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 選題依據(jù)8-9
• 1.2 研究意義9
• 1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究9-11
• 1.3.1 起重機(jī)動力學(xué)仿真的相關(guān)研究9-10
• 1.3.2 吊重偏擺與定位控制的相關(guān)研究10-11
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容11-13
• 2 起重機(jī)吊重偏擺與定位系統(tǒng)的動力學(xué)模型構(gòu)建13-23
• 2.1 系統(tǒng)建模的理論基礎(chǔ)和方法13-14
• 2.2 基于拉格朗日方程的系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建14-19
• 2.2.1 吊重偏擺與定位系統(tǒng)的建�；A(chǔ)14-16
• 2.2.2 空間模型的建立16-17
• 2.2.3 空間模型的簡化處理17
• 2.2.4 平面模型的建立與簡化17-19
• 2.3 系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述與傳遞函數(shù)19-20
• 2.3.1 微分方程的狀態(tài)空間描述19-20
• 2.3.2 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)20
• 2.4 系統(tǒng)的動態(tài)特性分析20-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 3 起重機(jī)吊重偏擺與定位的試驗測量與動力學(xué)仿真23-33
• 3.1 小車運(yùn)行和吊重偏擺的試驗測量23-25
• 3.2 系統(tǒng)的動力學(xué)仿真技術(shù)25-26
• 3.3 MATLAB/Simulink仿真技術(shù)26-27
• 3.3.1 仿真工具26-27
• 3.3.2 Simulink仿真過程27
• 3.4 小車運(yùn)行和吊重偏擺的仿真分析27-32
• 3.4.1 模型方程的構(gòu)建27-28
• 3.4.2 仿真試驗與分析28-32
• 3.4.3 仿真結(jié)果與實測結(jié)果的對比32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 4 起重機(jī)吊重偏擺與定位的傳統(tǒng)控制方法研究33-51
• 4.1 PID控制系統(tǒng)33-35
• 4.1.1 PID控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)33-34
• 4.1.2 控制參數(shù)34
• 4.1.3 控制系統(tǒng)分類34-35
• 4.2 起重機(jī)吊重偏擺與定位的PID控制仿真35-39
• 4.2.1 系統(tǒng)的PID控制模型35-36
• 4.2.2 系統(tǒng)的PID控制仿真36-39
• 4.3 模糊控制系統(tǒng)39-43
• 4.3.1 模糊控制理論40-42
• 4.3.2 模糊控制系統(tǒng)的組成42-43
• 4.4 起重機(jī)吊重偏擺與定位的模糊控制仿真43-50
• 4.4.1 系統(tǒng)的模糊控制模型43-47
• 4.4.2 系統(tǒng)的模糊控制仿真47-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 5 基于參數(shù)自整定的吊重偏擺與定位模糊PID控制51-62
• 5.1 模糊PID控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)51-52
• 5.2 控制器的設(shè)計步驟52-53
• 5.3 起重機(jī)吊重偏擺與定位的模糊PID控制53-56
• 5.3.1 隸屬度函數(shù)的確定53-54
• 5.3.2 模糊控制規(guī)則的建立54-56
• 5.4 模糊PID控制系統(tǒng)的仿真分析56-61
• 5.4.1 控制模型的建立56-59
• 5.4.2 控制模型的仿真分析59-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-69
• 致謝69-70

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋君烈,肖軍,徐心和;倒立擺系統(tǒng)的Lagrange方程建模與模糊控制[J];東北大學(xué)學(xué)報;2002年04期

2 馬曉虹;;一種模糊自適應(yīng)PID控制器的設(shè)計[J];大慶師范學(xué)院學(xué)報;2009年03期

3 高丙團(tuán);陳宏鈞;張曉華;;龍門吊車系統(tǒng)的動力學(xué)建模[J];計算機(jī)仿真;2006年02期

4 鐘斌;;基于狀態(tài)估計的起重機(jī)吊重擺角衰減方法[J];計算機(jī)仿真;2011年07期

5 董明曉,鄭康平,姜紅,王小椿;塔式起重機(jī)載荷擺動特性研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2004年08期

6 巫波;;起重機(jī)智能防擺控制技術(shù)探討[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2011年01期

7 吳宏鑫,沈少萍;PID控制的應(yīng)用與理論依據(jù)[J];控制工程;2003年01期

8 呂廣明;邵國濤;;塔式起重機(jī)PID控制的研究[J];建筑機(jī)械化;2009年07期

9 李樹江;胡韶華;吳海;;基于LQR和變論域模糊控制的吊車防擺控制[J];控制與決策;2006年03期

10 金棟平,文浩,胡海巖;繩索系統(tǒng)的建模、動力學(xué)和控制[J];力學(xué)進(jìn)展;2004年03期

，

本文編號：578969