最優(yōu)輸入整形抑制橋式起重機載荷擺動研究.pdf

1、橋式起重機廣泛地應用于工業(yè)廠房、倉庫運輸、碼頭等眾多場合，減輕了工人勞動強度，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)生的橋式起重機事故給人們的生命和財產(chǎn)帶來了嚴重損失，引起了越來越多研究機構(gòu)的高度重視。橋式起重機頻繁的起止動易于引起載荷的擺動，載荷的擺動是橋式起重機事故發(fā)生的主要原因之一，因此，有效地抑制橋式起重機載荷擺動可以保證起重機穩(wěn)、準、快的安全生產(chǎn)，減少橋式起重機事故的發(fā)生，提高橋式起重機的工作效率、安全

2、性和可靠性。 以橋式起重機為研究對象，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載荷擺動的相關(guān)內(nèi)容進行了系統(tǒng)、深入的研究。主要研究內(nèi)容如下： (1)根據(jù)橋式起重機柔性的機械結(jié)構(gòu)特點，建立了橋式起重機非線性化動力學模型，在一定條件下將其簡化為線性化動力學模型；基于Matlab仿真軟件建立橋式起重機仿真實驗系統(tǒng)，并對橋式起重機做了動態(tài)特性分析；橋式起重機的小車和橋由各自的驅(qū)動電動機驅(qū)動而往復運動，小車通過鋼絲繩拉

3、動載荷移動，小車的加、減速運動引起載荷的擺動，載荷的擺動無執(zhí)行器直接驅(qū)動，只有通過控制小車的運動才可以有效抑制載荷的擺動。 (2)針對橋式起重機載荷擺動模型，根據(jù)輸入整形器脈沖響應、靈敏度曲線、零極點分布、頻率響應，設計零振動輸入整形器、零振動微分輸入整形器、極不靈敏輸入整形器；基于Matlab仿真軟件建立橋式起重機仿真實驗系統(tǒng)，分析了這三種典型輸入整形器的零極點分布和幅頻特性，將三者應用到抑制橋式起重機載荷擺動的控制仿真實驗，

4、比較了三者控制性能的優(yōu)缺點。為提高輸入整形器的魯棒性、最優(yōu)性和實用性奠定了基礎。 (3)基于輸入整形理論和最優(yōu)控制理論，根據(jù)橋式起重機的動態(tài)特性，基于最優(yōu)二次型設計了的擺動幅值最優(yōu)輸入整形器；基于零振動微分輸入整形器和極不靈敏輸入整形器設計了混合擺動幅值最優(yōu)輸入整形器；根據(jù)橋式起重機載荷擺動的頻率和阻尼比設計了基于變參數(shù)的擺動幅值最優(yōu)輸入整形器；根據(jù)載荷起升的情況設計了基于鋼絲繩繩長的擺動幅值最優(yōu)輸入整形器。將所設計的最優(yōu)輸入整

5、形器應用到抑制橋式起重機載荷擺動的仿真實驗中，對它們的控制性能進行了對比研究，獲知基于鋼絲繩繩長的擺動幅值最優(yōu)輸入整形器抑制橋式起重機載荷擺動的效果較好，且有利于在實際工程中實現(xiàn)對橋式起重機的控制。 (4)為了驗證最優(yōu)輸入整形器抑制橋式起重機載荷擺動控制策略的有效性，設計了橋式起重機變頻調(diào)速實驗系統(tǒng)。根據(jù)橋式起重機不同運行機構(gòu)選用了電動機，選用Siemens公司SIMATIC系列的S7-200型可編程序控制器和YASKAWA公司