桥式起重机智能控制器的设计与防摆研究

发布时间：2020-06-13 15:11

【摘要】：桥式起重机作为一种运载工具,广泛应用于各种工业场合。由于起重机自身结构的原因,负载在吊运过程中不可避免产生摆动。以往起重机是由操作者手动控制,一般是等待重物的摆动自然衰减后再进行就位操作,这种消极的消除摆动方式是以降低生产效率为代价的。本文设计了起重机主动防摆控制系统,将防摆和小车的运行控制结合起来考虑,它对起重机快速、安全的运行具有重要意义。 对起重机吊重系统的动力学分析是解决起重机快速对位问题的基础。根据起重机物理模型,应用理论力学的基本方法,运用拉格朗日方程建立了起重机吊重系统动力学方程,并在线性简化的基础上得出吊重二自由度摆角模型。 本文结合变频调速技术,设计了以S7-200型PLC为核心的起重机防摆控制系统。变频调速技术在起重机中的应用,极大地提高了起重机控制系统的稳定性和可靠性。PLC以可靠性高、使用灵活、维护工作量少等突出优点在工业领域得到了广泛的应用。 研究和仿真结果表明,采用常规PID控制方法对桥式起重机吊重防摆进行控制具有一定的局限性。本文应用模糊控制机理,提出了基于模糊控制的起重机防摆控制器。该方法将起重机防摆和定位控制分开设计,采用位置模糊控制器和角度模糊控制器两个控制器实现起重机的准确定位和防摆。降低了运算时间、提高了控制效率。借助MATLAB中的Simulink Fuzzy工具箱对所设计的方案进行仿真分析。结果表明,本文所设计的模糊控制器具有良好的控制性能,在速度和位移的跟踪上优于前者,鲁棒性强,不受外界扰动的影响,是一种较为理想的控制方法。 针对模糊控制中存在的位置静差和角度幅值偏大问题,本文进而提出了采用模糊自整定PID控制器来消除位置偏差和改善摆角控制。仿真和实验结果显示该方法可以消除系统静差,减小摆角,缩短系统响应时间,抗干扰能力强。
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第二章 起重机动力学模型的建立大车或小车在加速或减速运动阶段，由于小车和吊重之间采在惯性，当不考虑风载等外界干扰时，吊重的摇摆可以看作小车同时运动时，吊重以悬挂点为中心，以起升绳长为半径大车或小车单独运动时，吊重在大车或小车运行平面内做前者运动可以看成是后者运动的复合。考虑桥式起重机小车点联结形式，如果吊重不发生绕小车中心点的扭转运动，则一致的，这时可以用如图 2-1 所示的起重机模型来分析吊重质就是控制吊重相对于小车中心竖直线 h 的偏摆幅度（简制摆角（吊重起升绳 l 与 h 的夹角）在规定范围内，或者当最短时间内衰减到规定范围内，以利于起重机的快速对位。

1 桥式起重机系统简介桥式起重机是一种桥架两端通过运行装置直接支承在高架轨道上的桥架型起重起重机是工矿企业吊运的重要设备，具有构造简单、操作灵活、维修方便、起不占用地面作业面积等特点。它通过垂直与水平的合成运动，可在轨道允许的成各种吊运的工作。在各类大、中型企业中，桥式起重机都是不可缺少的起重。.1 桥式起重机结构桥式吊钩起重机是由桥架、大车运行机构、小车和司机室四部分组成。其结构类形式，图 3-1 为主梁是箱型结构的桥式起重机[46-47]。其主要特点是：主梁采梁结构；变速装置采用减速器，所有车轮部分的支承都采用滚动轴承，制动装液压推杆瓦块式制动器和液压电磁式瓦块式制动器，主要传动零件，如车轮、齿轴等，均采用较好的钢材并进行热处理，尽可能地采用组合结构进行装配，如箱和减速器等，，因此提高了装配精度；传动轴之间的连接采用半齿联轴器和全的结构形式。
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH215

【引证文献】

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1 马海峰;基于远程虚拟监控的数控起重机控制系统开发[D];西南交通大学;2013年

本文编号：2711359