橋式卸船機抓斗搖擺控制機理與仿真研究.pdf

1、橋式抓斗卸船機是目前在散貨碼頭中得到廣泛應用的裝卸設備。在卸船作業(yè)過程中，由于小車加減速、負載升降、風及摩擦擾動等因素引起抓斗搖擺。抓斗搖擺影響作業(yè)效率、增加整機結構負荷，降低生產(chǎn)安全性。抓斗搖擺控制是實現(xiàn)抓斗卸船機自動、高效運行的關鍵技術之一，也是近幾年研究的熱點。本文以四卷筒差動橋式抓斗卸船機為研究對象，圍繞抓斗搖擺控制問題，采用理論與數(shù)值仿真手段，對抓斗搖擺控制問題的特點、抓斗搖擺的產(chǎn)生機理與控制模式以及抓斗搖擺數(shù)值仿真三個方面進

2、行了研究。主要研究內(nèi)容如下： ⑴抓斗搖擺控制問題分析。通過對橋式卸船機抓斗小車驅動系統(tǒng)及抓斗作業(yè)過程的分析，剖析了抓斗搖擺各個分量以及抓斗搖擺可控性與控制目標。通過與典型閉環(huán)控制系統(tǒng)的對比，研究了抓斗搖擺控制問題的特點，表明采用一般控制系統(tǒng)的設計思想，難以實現(xiàn)對抓斗搖擺的有效控制。 ⑵抓斗搖擺機理研究。利用分段求解方法對抓斗搖擺運動的微分方程進行求解，得到了小車勻加速運動時、單次勻加速結束后勻速運動時抓斗搖擺角度響應的解

3、析解，進而揭示了抓斗搖擺的產(chǎn)生機理。 ⑶抓斗搖擺控制模式研究。提出了小車分段勻加速的抓斗搖擺控制策略。在最大加速度約束與最大速度約束下，從小車達到最大速度的時間、抓斗擺角幅值、小車驅動力做功三個方面，對加速比取不同數(shù)值時的控制效果進行了對比分析。最后歸納出四種抓斗搖擺控制模式，以揭示抓斗搖擺控制的內(nèi)在規(guī)律，為抓斗搖擺控制器的設計提供了理論指導；并總結了這四種模式的控制特點與控制效果，為在工程實際中選取合適的控制方法提供了指導。