船上回轉式吊車的防擺控制研究.pdf

1、隨著21世紀能源需求的日益增長,海洋已然成為了能源戰(zhàn)略的焦點,世界各國紛紛加大了對海洋資源的開發(fā)力度,使得船上吊車在海洋工程建設的方興未艾中得到了飛速發(fā)展,與此同時船上吊車在大型集裝箱船只的海面分配與裝卸和軍事艦艇的物料補給等方面都發(fā)揮著舉足輕重的作用,但是工作中負載的擺動成為了系統(tǒng)安全高效運行的瓶頸。因此,對船上吊車實施有效的防擺控制不但可以提高生產(chǎn)效率,帶來直接的經(jīng)濟利益,同時在軍事戰(zhàn)略上也將取得優(yōu)勢。本課題即以此為背景,對船上吊車

2、的防擺控制進行研究。首先根據(jù)回轉式挺桿船上吊車系統(tǒng)的運動特點,抽象出了其簡化物理模型,利用分析力學中的拉格朗日方程及其分析方法建立了船上吊車系統(tǒng)的數(shù)學模型,并對其正確性進行了仿真驗證。鑒于系統(tǒng)定位運動對負載擺動造成的影響,應用輸入整形的原理結合最優(yōu)控制算法設計了系統(tǒng)定擺長工作時的最優(yōu)輸入整形器;然后根據(jù)輸入整形器的靈敏度曲線,采用矢量圖的方法設計了系統(tǒng)變擺長工作時的3峰高魯棒性輸入整形器。數(shù)字仿真結果表明所設計的控制器有效的實現(xiàn)了系統(tǒng)定

3、位后負載的零殘余擺動?？紤]到在系統(tǒng)工作時海浪間接造成的負載擺動,借鑒了土木工程中的AMD系統(tǒng)設計了一種新穎的主動吊鉤,在其最優(yōu)參數(shù)的基礎上通過選取最佳的加權函數(shù),基于混合靈敏度設計了吊鉤系統(tǒng)的H_∞主動控制器;并針對系統(tǒng)參數(shù)的變化采用二次穩(wěn)定的理論對主動控制器進行了改進,通過數(shù)字仿真實驗驗證了控制器抑制海浪對負載擺動影響的有效性。為了更加生動和有效的驗證船上吊車系統(tǒng)防擺控制器的性能,本文最后通過虛擬樣機技術,建立了MATLAB和ADAM