本文關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)智能防擺控制技術(shù)研究

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【摘要】：橋式起重機(jī)(以下簡稱為起重機(jī))廣泛應(yīng)用在港口、火車站、倉庫與許多大型工程建設(shè)中,并起到十分重要的物流運(yùn)輸作用。起重機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)部分為:大、小車平移機(jī)構(gòu)、吊重起升機(jī)構(gòu)。目前在大、小車平移機(jī)構(gòu)中多采用多軸驅(qū)動(dòng)技術(shù),多軸同步控制的研究對于起重機(jī)的平穩(wěn)安全運(yùn)行具有重要的意義。吊重起升機(jī)構(gòu)的防擺控制技術(shù)對提高裝卸效率,減輕操作人員的工作強(qiáng)度,減少起重機(jī)運(yùn)行過程中的安全隱患具有較大研究價(jià)值。本文系統(tǒng)地介紹了幾種控制理論,經(jīng)典的PID控制理論、模糊控制理論、和粒子群算法(PSO算法)。關(guān)于PID控制器的比例、積分、微分環(huán)節(jié)系數(shù)整定問題,本文設(shè)計(jì)了模糊PID控制器和PSO算法自整定PID控制器。本文建立了永磁同步單機(jī)的數(shù)學(xué)模型,研究了同步電機(jī)的調(diào)速工作原理,并進(jìn)行了仿真研究。本文提出了一種多軸同步控制方法:基于虛擬軸的交叉耦合控制。該方案采用了模糊PID控制器。通過Matlab仿真實(shí)驗(yàn)對該方法的多軸同步性能進(jìn)行了研究,經(jīng)過分析仿真結(jié)果和采回的實(shí)測數(shù)據(jù),證明了該方法具有良好的消除同步誤差的能力,同時(shí)具備較強(qiáng)的魯棒性。本文探討研究了一種智能防搖控制系統(tǒng),在消除吊重?cái)[動(dòng)的同時(shí)可以完成起重機(jī)精確定位。首先對吊擺動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,利用拉格朗日狀態(tài)方程方法建立數(shù)學(xué)模型,基于該方程組建立吊擺系統(tǒng)的Matlab仿真模型,利用仿真實(shí)驗(yàn),詳細(xì)地研究了影響吊重?cái)[動(dòng)的各種因素。最后設(shè)計(jì)了一種位移補(bǔ)償閉環(huán)防擺控制系統(tǒng),該系統(tǒng)的控制器采用了PSO算法自整定PID控制器。該智能防擺控制系統(tǒng)與常見的幾種防擺控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)對比。仿真結(jié)果表明:該系統(tǒng)具有較好的擺角抑制作用,同時(shí)可以完成起重機(jī)平移機(jī)構(gòu)的精確定位,驗(yàn)證了PSO算法自整定PID控制器在防擺控制系統(tǒng)中的適用性。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 多軸同步 防擺 模糊PID 粒子群算法
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH21;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 縮略詞11-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 課題研究背景及研究意義12-13
• 1.1.1 課題的研究背景12-13
• 1.1.2 課題的研究意義13
• 1.2 起重機(jī)同步和減擺研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 多電機(jī)同步控制技術(shù)簡介13-16
• 1.2.2 國內(nèi)外防擺技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀16-18
• 1.3 論文主要研究工作18-20
• 第二章 控制算法介紹20-28
• 2.1 PID控制算法20-21
• 2.2 模糊PID控制器21-24
• 2.2.1 模糊控制理論21-22
• 2.2.2 模糊控制原理22-23
• 2.2.3 模糊PID控制23
• 2.2.4 模糊PID控制器設(shè)計(jì)23-24
• 2.3 基本粒子群優(yōu)化算法24-27
• 2.3.1 粒子群算法的起源24-25
• 2.3.2 粒子群算法的原理25-26
• 2.3.3 粒子群算法的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 起重機(jī)多軸同步策略研究28-51
• 3.1 引言28
• 3.2 永磁同步電機(jī)28-34
• 3.2.1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型28-32
• 3.2.2 永磁同步電機(jī)模型仿真32-34
• 3.3 基于虛擬軸的雙反饋交叉耦合同步控制34-36
• 3.4 虛擬軸雙反饋交叉耦合同步控制模型仿真36-45
• 3.4.1 控制系統(tǒng)仿真建模36-37
• 3.4.2 模糊PID控制器仿真設(shè)計(jì)37-40
• 3.4.3 控制模型仿真數(shù)據(jù)與分析40-45
• 3.5 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)分析45-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第四章 起重機(jī)吊擺系統(tǒng)建模51-62
• 4.1 引言51-52
• 4.2 起重機(jī)吊擺系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型52-55
• 4.2.1 二自由度擺動(dòng)系統(tǒng)模型建立52-54
• 4.2.2 模型分析54-55
• 4.3 影響吊重?cái)[角因素分析55-61
• 4.3.1 擺角影響因素的研究仿真模型55-57
• 4.3.2 繩長對吊重?cái)[角的影響57-59
• 4.3.3 驅(qū)動(dòng)力對吊重?cái)[角的影響59-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 起重機(jī)防擺控制方法研究62-81
• 5.1 引言62
• 5.2 起重機(jī)定位系統(tǒng)62-63
• 5.3 起重機(jī)定閉環(huán)防擺系統(tǒng)設(shè)計(jì)63-72
• 5.3.1 基于閉環(huán)控制的防擺系統(tǒng)63-65
• 5.3.2 速度補(bǔ)償防擺控制仿真65-67
• 5.3.3 位移補(bǔ)償防擺控制仿真67-72
• 5.4 粒子群算法PID控制器72-73
• 5.5 粒子群算法PID仿真模型73-75
• 5.6 粒子群PID防搖仿真與分析75-79
• 5.7 本章小結(jié)79-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 全文總結(jié)81
• 6.2 展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-88
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文88

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本文編號：1082277