起重機吊重偏擺系統(tǒng)的動力學(xué)仿真與控制研究.pdf

1、起重機作為一種裝卸工具，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)及車間倉庫搬運等作業(yè)。起重機在裝卸過程中，起吊載荷會產(chǎn)生在豎直面的單擺運動和在水平面的來回擺動。這樣就造成了起重機不能在目標位置立即進行裝卸工作，使工作時間加長，生產(chǎn)效率降低，不能滿足現(xiàn)代化企業(yè)對貨物裝卸的高效率要求，而且還可能引起安全事故。研究吊重擺角的控制方法對提高起重機的作業(yè)效率具有重要意義，那么在進行控制研究之前對起重機吊重偏擺系統(tǒng)進行準確的動力學(xué)分析也

2、是極其必要的，因此對起重機的動力學(xué)模型和防擺控制同時進行研究更具有重要的理論價值和實際意義。本文對其做了如下幾方面的研究：
　　 (1)為了準確描述吊重偏擺的運動規(guī)律，首先應(yīng)用拉格朗日方程建立了同時考慮吊重在大車運行方向和小車運行方向同時擺動的吊重偏擺系統(tǒng)6自由度動力學(xué)模型，得出大車運行和小車運行對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運行情況下的4自由度動力學(xué)模型，經(jīng)過線性化得出吊重在垂直方向的擺角主要與其同向的小車

3、加（減）速度、繩長和起升機構(gòu)升降速度有關(guān)，而水平擺角與自身的轉(zhuǎn)動慣量和鋼絲繩的扭轉(zhuǎn)系數(shù)有關(guān)。
　　 (2)建立了小車制動后吊重勻速下降過程的二自由度吊重擺振微分方程，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振動微分方程進行仿真，仿真結(jié)果表明繩索長度、吊重下降速度以及吊重長度對吊重偏擺系統(tǒng)動力響應(yīng)有重要影響。
　　 (3)將起重機系統(tǒng)的動力學(xué)模型用仿射非線性形式表示，將系統(tǒng)的有直接激