懸吊結構空間平轉耦聯(lián)運動建模與控制方案分析.pdf

1、單擺是最古老的科學模型之一，伽利略最早利用心率對單擺周期進行過研究。此后在很長時間內(nèi)擺都是世界范圍內(nèi)科學研究的重要問題之一，直到現(xiàn)在廣義擺仍是世界性的熱點研究問題。本文針對浮式起重機吊鉤擺振控制問題，將研究對象簡化為空間運動的錐擺模型，利用基于被動控制調(diào)諧吸振減振原理設計而成的對回轉運動控制有效的調(diào)諧轉動慣量阻尼器(Tuned Rotary Inertia Damper,TRID)作為吊鉤擺振運動的控制系統(tǒng)，研究系統(tǒng)的運動模型建立、控制

2、方案效果分析與參數(shù)優(yōu)化，最終將為大型起重鋪管船吊鉤減搖止擺控制實際問題基于被動控制原理研究解決策略奠定理論基礎。
　　首先，基于拉格朗日函數(shù)原理，建立了吊點任意運動下懸吊結構的錐擺運動模型，結合對懸吊結構直接進行的受力分析，驗證了模型的正確性。通過受力分析，明確了模型中各分力的物理意義，錐擺運動模型實際上是懸吊結構在兩個方向上的力矩平衡方程。
　　其次，針對懸吊結構在不同初始條件或不同吊點激勵作用下（相當于自由振動和受迫振動

3、）所表現(xiàn)出的截然不同的兩種運動形式(平面擺振、空間錐擺運動)，研究了懸吊結構作平面擺振運動的充要條件。在分析兩種運動形式區(qū)別的過程中發(fā)現(xiàn)懸吊結構錐擺運動相對平面擺運動會出現(xiàn)擺角倍頻響應的現(xiàn)象，通過受力分析和方程數(shù)值分析解釋了倍頻響應的原因，總結了吊點激勵對兩種運動形式擺角響應頻率的影響規(guī)律，從而為被動控制系統(tǒng)的參數(shù)選取提供依據(jù)。
　　再次，建立了TRID系統(tǒng)控制的懸吊結構擺振模型。分析了吊點激勵下TRID系統(tǒng)對懸吊結構兩種運動形式