最優(yōu)輸入整形抑制橋式起重機(jī)載荷擺動(dòng)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(yùn)輸、碼頭等眾多場(chǎng)合，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)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(cái)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(dòng)易于引起載荷的擺動(dòng)，載荷的擺動(dòng)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(dòng)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(duì)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(dòng)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究。主要研究?jī)?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(diǎn)，建立了橋式起重機(jī)非線性化動(dòng)力學(xué)模型，在一定條件下將其簡(jiǎn)化為線性化動(dòng)力學(xué)模型；基于Matlab仿真軟件建立橋式起重機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并對(duì)橋式起重機(jī)做了動(dòng)態(tài)特性分析；橋式起重機(jī)的小車和橋由各自的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而往復(fù)運(yùn)動(dòng)，小車通過鋼絲繩拉

3、動(dòng)載荷移動(dòng)，小車的加、減速運(yùn)動(dòng)引起載荷的擺動(dòng)，載荷的擺動(dòng)無執(zhí)行器直接驅(qū)動(dòng)，只有通過控制小車的運(yùn)動(dòng)才可以有效抑制載荷的擺動(dòng)。 (2)針對(duì)橋式起重機(jī)載荷擺動(dòng)模型，根據(jù)輸入整形器脈沖響應(yīng)、靈敏度曲線、零極點(diǎn)分布、頻率響應(yīng)，設(shè)計(jì)零振動(dòng)輸入整形器、零振動(dòng)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，分析了這三種典型輸入整形器的零極點(diǎn)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(dòng)的控制仿真實(shí)驗(yàn)，

4、比較了三者控制性能的優(yōu)缺點(diǎn)。為提高輸入整形器的魯棒性、最優(yōu)性和實(shí)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(dòng)態(tài)特性，基于最優(yōu)二次型設(shè)計(jì)了的擺動(dòng)幅值最優(yōu)輸入整形器；基于零振動(dòng)微分輸入整形器和極不靈敏輸入整形器設(shè)計(jì)了混合擺動(dòng)幅值最優(yōu)輸入整形器；根據(jù)橋式起重機(jī)載荷擺動(dòng)的頻率和阻尼比設(shè)計(jì)了基于變參數(shù)的擺動(dòng)幅值最優(yōu)輸入整形器；根據(jù)載荷起升的情況設(shè)計(jì)了基于鋼絲繩繩長的擺動(dòng)幅值最優(yōu)輸入整形器。將所設(shè)計(jì)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(dòng)的仿真實(shí)驗(yàn)中，對(duì)它們的控制性能進(jìn)行了對(duì)比研究，獲知基于鋼絲繩繩長的擺動(dòng)幅值最優(yōu)輸入整形器抑制橋式起重機(jī)載荷擺動(dòng)的效果較好，且有利于在實(shí)際工程中實(shí)現(xiàn)對(duì)橋式起重機(jī)的控制。 (4)為了驗(yàn)證最優(yōu)輸入整形器抑制橋式起重機(jī)載荷擺動(dòng)控制策略的有效性，設(shè)計(jì)了橋式起重機(jī)變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。根據(jù)橋式起重機(jī)不同運(yùn)行機(jī)構(gòu)選用了電動(dòng)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