基于WSN的群塔监控系统的关键控制算法研究
[Abstract]:There are many malignant accidents about tower cranes in China every year, which result in great casualties and property losses. In order to solve this problem, this paper puts forward a group tower monitoring scheme based on wireless sensor network, and deeply analyzes and studies the design of tower crane anti-swing controller and the anti-collision algorithm of tower crane. Firstly, based on the (WSN) technology of wireless sensor network based on ZigBee, combined with GPRS technology, CAN bus technology and embedded technology, a new scheme of tower crane monitoring system is proposed in this paper. The system consists of tower crane operation monitoring terminal and monitoring center platform. In order to ensure the real-time performance of the system, the advantages and disadvantages of centralized control mode and distributed control mode are analyzed and compared. A hybrid control mode combining the advantages of both is proposed, and the structure and function of the system are introduced in detail. The system uses star topology to exchange information between individual controllers in real time. The system has the characteristics of simple, good real-time, low cost and high reliability. Secondly, it is necessary to design anti-swinging controller to control the hoisting load which is easy to swing when the tower crane works. In this paper, the Lagrange equation is used to establish the mathematical model of the hoisting system, and the stability, controllability and observability of the system are analyzed. In order to overcome the deficiency of conventional PID control in tower crane anti-swing control, the system theory field and membership function are determined by using the control strategy of controlling vehicle positioning and hoisting angle respectively, and the complexity of control is reduced. The fuzzy rule table and accurate calculation are established, and the fuzzy adaptive PID controller is designed. The simulation experiment of the anti-swing controller with MATLAB/Simulink software is carried out, and the performance of the anti-swing controller is compared with that of the conventional PID control. The simulation results show that the fuzzy adaptive PID anti-swinging controller can quickly realize the accurate positioning of the vehicle and eliminate the load swing. Compared with the conventional PID control, the controller improves the control accuracy and has strong robustness. Finally, aiming at the problem that the cross operation of group tower in the construction site is easy to produce the collision of tower arm, this paper unifies the coordinates of each tower crane by coordinate homogeneous transformation, and establishes the mathematical model of tower crane motion by means of four-dimensional space-time state method. Based on the idea of collision detection of hierarchical bounding body algorithm, the anti-collision model of tower crane is established, and the anti-collision algorithm of tower crane is designed to calculate the distance between tower arms in real time. The effectiveness and real-time performance of the algorithm are verified by MATLAB software simulation. The simulation results show that the algorithm can prevent the collision during the operation of the tower group in the construction site. To sum up, this paper proposes a group tower monitoring scheme based on wireless sensor network, and studies its anti-swing control and anti-collision algorithm in detail. The simulation results show that the system can effectively control the swing of the crane, prevent the collision between the tower cranes, and prevent the occurrence of safety accidents.
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TH213.3;TP277
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,本文编号:2329904
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