最優(yōu)輸入整形抑制橋式起重機(jī)載荷擺動研究.pdf

1、橋式起重機(jī)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)廠房、倉庫運輸、碼頭等眾多場合，減輕了工人勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中發(fā)揮了非常重要的作用。頻繁發(fā)生的橋式起重機(jī)事故給人們的生命和財產(chǎn)帶來了嚴(yán)重?fù)p失，引起了越來越多研究機(jī)構(gòu)的高度重視。橋式起重機(jī)頻繁的起止動易于引起載荷的擺動，載荷的擺動是橋式起重機(jī)事故發(fā)生的主要原因之一，因此，有效地抑制橋式起重機(jī)載荷擺動可以保證起重機(jī)穩(wěn)、準(zhǔn)、快的安全生產(chǎn)，減少橋式起重機(jī)事故的發(fā)生，提高橋式起重機(jī)的工作效率、安全

2、性和可靠性。 以橋式起重機(jī)為研究對象，基于輸入整形理論以及最優(yōu)控制理論，圍繞著消除橋式起重機(jī)載荷擺動的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究。主要研究內(nèi)容如下： (1)根據(jù)橋式起重機(jī)柔性的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點，建立了橋式起重機(jī)非線性化動力學(xué)模型，在一定條件下將其簡化為線性化動力學(xué)模型；基于Matlab仿真軟件建立橋式起重機(jī)仿真實驗系統(tǒng)，并對橋式起重機(jī)做了動態(tài)特性分析；橋式起重機(jī)的小車和橋由各自的驅(qū)動電動機(jī)驅(qū)動而往復(fù)運動，小車通過鋼絲繩拉

3、動載荷移動，小車的加、減速運動引起載荷的擺動，載荷的擺動無執(zhí)行器直接驅(qū)動，只有通過控制小車的運動才可以有效抑制載荷的擺動。 (2)針對橋式起重機(jī)載荷擺動模型，根據(jù)輸入整形器脈沖響應(yīng)、靈敏度曲線、零極點分布、頻率響應(yīng)，設(shè)計零振動輸入整形器、零振動微分輸入整形器、極不靈敏輸入整形器；基于Matlab仿真軟件建立橋式起重機(jī)仿真實驗系統(tǒng)，分析了這三種典型輸入整形器的零極點分布和幅頻特性，將三者應(yīng)用到抑制橋式起重機(jī)載荷擺動的控制仿真實驗，

4、比較了三者控制性能的優(yōu)缺點。為提高輸入整形器的魯棒性、最優(yōu)性和實用性奠定了基礎(chǔ)。 (3)基于輸入整形理論和最優(yōu)控制理論，根據(jù)橋式起重機(jī)的動態(tài)特性，基于最優(yōu)二次型設(shè)計了的擺動幅值最優(yōu)輸入整形器；基于零振動微分輸入整形器和極不靈敏輸入整形器設(shè)計了混合擺動幅值最優(yōu)輸入整形器；根據(jù)橋式起重機(jī)載荷擺動的頻率和阻尼比設(shè)計了基于變參數(shù)的擺動幅值最優(yōu)輸入整形器；根據(jù)載荷起升的情況設(shè)計了基于鋼絲繩繩長的擺動幅值最優(yōu)輸入整形器。將所設(shè)計的最優(yōu)輸入整

5、形器應(yīng)用到抑制橋式起重機(jī)載荷擺動的仿真實驗中，對它們的控制性能進(jìn)行了對比研究，獲知基于鋼絲繩繩長的擺動幅值最優(yōu)輸入整形器抑制橋式起重機(jī)載荷擺動的效果較好，且有利于在實際工程中實現(xiàn)對橋式起重機(jī)的控制。 (4)為了驗證最優(yōu)輸入整形器抑制橋式起重機(jī)載荷擺動控制策略的有效性，設(shè)計了橋式起重機(jī)變頻調(diào)速實驗系統(tǒng)。根據(jù)橋式起重機(jī)不同運行機(jī)構(gòu)選用了電動機(jī)，選用Siemens公司SIMATIC系列的S7-200型可編程序控制器和YASKAWA公司