起重機(jī)吊重偏擺系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)仿真與控制研究.pdf

1、起重機(jī)作為一種裝卸工具，廣泛地適用于各港口碼頭集裝箱的碼放、林區(qū)木材裝卸作業(yè)及車(chē)間倉(cāng)庫(kù)搬運(yùn)等作業(yè)。起重機(jī)在裝卸過(guò)程中，起吊載荷會(huì)產(chǎn)生在豎直面的單擺運(yùn)動(dòng)和在水平面的來(lái)回?cái)[動(dòng)。這樣就造成了起重機(jī)不能在目標(biāo)位置立即進(jìn)行裝卸工作，使工作時(shí)間加長(zhǎng)，生產(chǎn)效率降低，不能滿(mǎn)足現(xiàn)代化企業(yè)對(duì)貨物裝卸的高效率要求，而且還可能引起安全事故。研究吊重?cái)[角的控制方法對(duì)提高起重機(jī)的作業(yè)效率具有重要意義，那么在進(jìn)行控制研究之前對(duì)起重機(jī)吊重偏擺系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的動(dòng)力學(xué)分析也

2、是極其必要的，因此對(duì)起重機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型和防擺控制同時(shí)進(jìn)行研究更具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。本文對(duì)其做了如下幾方面的研究：
　　 (1)為了準(zhǔn)確描述吊重偏擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，首先應(yīng)用拉格朗日方程建立了同時(shí)考慮吊重在大車(chē)運(yùn)行方向和小車(chē)運(yùn)行方向同時(shí)擺動(dòng)的吊重偏擺系統(tǒng)6自由度動(dòng)力學(xué)模型，得出大車(chē)運(yùn)行和小車(chē)運(yùn)行對(duì)擺角的影響是不相關(guān)的結(jié)論，從而建立了吊重只在小車(chē)運(yùn)行情況下的4自由度動(dòng)力學(xué)模型，經(jīng)過(guò)線(xiàn)性化得出吊重在垂直方向的擺角主要與其同向的小車(chē)

3、加（減）速度、繩長(zhǎng)和起升機(jī)構(gòu)升降速度有關(guān)，而水平擺角與自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和鋼絲繩的扭轉(zhuǎn)系數(shù)有關(guān)。
　　 (2)建立了小車(chē)制動(dòng)后吊重勻速下降過(guò)程的二自由度吊重?cái)[振微分方程，并用狀態(tài)空間向量描述，最后采用Simulink中的狀態(tài)空間模型建立了仿真模型并對(duì)振動(dòng)微分方程進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明繩索長(zhǎng)度、吊重下降速度以及吊重長(zhǎng)度對(duì)吊重偏擺系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)有重要影響。
　　 (3)將起重機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型用仿射非線(xiàn)性形式表示，將系統(tǒng)的有直接激