海上過駁平臺起重機吊重擺角檢測與防擺控制研究.pdf

1、海上過駁平臺起重機作為物流轉(zhuǎn)運的重要轉(zhuǎn)載設(shè)備，其轉(zhuǎn)載效率的高低直接影響海上開采的效率和物流轉(zhuǎn)運行業(yè)的發(fā)展。然而，海上過駁平臺起重機采用鋼絲繩來吊裝或轉(zhuǎn)運貨物，在其俯仰、回轉(zhuǎn)及起升的變速運動進行作業(yè)的過程中不可避免的會引起吊重的擺動。這種擺動不僅會降低起重機的作業(yè)效率，造成貨物的損壞，也對作業(yè)人員的人身安全構(gòu)成威脅。為了提高海上過駁平臺起重機作業(yè)的裝卸效率，以及保證作業(yè)過程中的安全性，對起重機吊重擺角實時檢測和抑制起重機作業(yè)過程中吊重的擺

2、動成了海上過駁平臺起重機安全與高效運行的關(guān)鍵。本文就海上過駁平臺起重機吊重擺角檢測與防擺控制開展研究，實時監(jiān)測起重機吊重擺動，并有效抑制吊重擺動。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
　　1.海上過駁平臺起重機吊重擺動的動力學分析。采用拉格朗日方程建立海上過駁平臺起重機吊重擺動的數(shù)學模型；在MATLAB/Simulink環(huán)境下進行仿真分析，分別分析定繩長下和變繩長下起重機俯仰運動、回轉(zhuǎn)運動對吊重擺動的影響，掌握起重機吊重擺動特征，并驗證了數(shù)學

3、模型的正確性，為吊重擺角檢測裝置以及防擺控制系統(tǒng)設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。
　　2.起重機吊重擺角檢測方法研究。綜合考慮海上過駁平臺起重機變幅機構(gòu)的俯仰運動和回轉(zhuǎn)機構(gòu)的回轉(zhuǎn)運動對吊重擺角檢測的影響，提出了海上過駁平臺起重機吊重擺角檢測新方法；首先通過采用兩組高速激光掃描儀設(shè)計吊重擺角檢測裝置，然后根據(jù)起重機俯仰運動角度變化調(diào)節(jié)安裝在起重機吊臂上的吊重擺角檢測裝置的角度，使得吊重擺角檢測裝置處于水平位置，然后通過吊重擺角檢測裝置內(nèi)的兩組高

4、速激光掃描儀形成的檢測平面與吊臂頂端組成三維空間對吊重的擺角進行檢測，實現(xiàn)了對海上過駁平臺起重機吊重擺角的實時檢測。
　　3.起重機吊重防擺模糊控制器設(shè)計。提出了適合海上過駁平臺起重機吊重防擺的速度和位置雙跟蹤模糊控制器設(shè)計思想，設(shè)計了海上過駁平臺起重機吊重防擺控制器，并在MATLAB/Simulink環(huán)境下進行了仿真分析，仿真結(jié)果表明所設(shè)計的吊重防擺模糊控制器能實現(xiàn)起重機俯仰運動和回轉(zhuǎn)運動的吊重防擺控制，使得起重機吊重到達目標位

5、置的同時能夠抑制擺動。
　　4.起重機吊重擺角檢測裝置與防擺控制系統(tǒng)設(shè)計。基于西門子S7-300PLC，通過硬件選型和軟件編程，完成了起重機吊重擺角檢測裝置與防擺控制系統(tǒng)設(shè)計。
　　通過調(diào)試實驗，結(jié)果表明：本文所設(shè)計的起重機吊重擺角檢測裝置與防擺控制系統(tǒng)在起重機工作過程中，依據(jù)吊重擺角檢測結(jié)果，通過變頻調(diào)節(jié)起重機回轉(zhuǎn)運動速度，達到了預(yù)期的防擺控制效果。起重機回轉(zhuǎn)運動角度誤差控制在±0.1deg以內(nèi)，吊重的最大擺角控制在±8d