桥式抓斗卸船机系统的研究与设计

发布时间：2017-09-20 06:41

  本文关键词：桥式抓斗卸船机系统的研究与设计

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【摘要】：现代控制技术不断快速发展,港口上桥式抓斗卸船机的使用从落后的手动操作逐步过渡到了自动化控制阶段。曹妃甸港口卸船机应用了先进的变频电气自动化控制系统,它使得司机从高强度的工作中解脱出来。在对卸船机整体运行的自动化控制过程中,实际中主要存在抑制抓斗摆动和运动轨迹最优化等问题。为了解决抓斗运行过程中的摆动问题,首先必须对小车和抓斗运行过程进行系统分析。本文主要研究了曹妃甸港抓斗卸船机的模型系统,首先对小车和抓斗的整体运行过程建立有效的物理模型,然后对二者之间的联系进行研究,我们得到了抓斗运行过程的完整模型。在考虑小车在一定的运行距离内的时间最优化和抑制抓斗摆动的目标,本文提出了两种抓斗卸船机的小车在水平方向的运行方案。经过我们应用仿真软件ADAMS进行仿真证实,我们设计的两种运动方式有效的解决了抓斗的摆动问题。为了使抓斗卸船机的效率得到更进一步的提高,本文在抓斗防摆的基础上,对桥式抓斗系统的运动轨迹进行了优化。通过对系统建立微分方程,设计出一条抓斗运行轨迹的最优路径,进而缩短抓斗卸船机的工作时间,提高生产效率。然后我们应用ADAMS软件对我们所设计的控制方案进行仿真验证,最终得出所设计方案的有效性和可行性。最后,我们将研究成果在抓斗卸船机的实际操作过程中进行了应用。在曹妃甸港卸船机系统改造工程中,通过系统原理分析,PLC组态选取和程序设计,得到了卸船机作业量的准确数据,然后对数据进行分析。总结发现,通过我们的研究和应用,桥式抓斗卸船的工作效率得到了较大的提高。并且,抓斗运行过程中的安全性能得到了保障。
【关键词】：桥式抓斗卸船机 运动轨迹 最优控制 抓斗防摆 ADAMS
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U653.928.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 研究现状11-13
• 1.3 本文研究目的13
• 1.4 本文的结构安排13-15
• 第2章 桥式抓斗卸船机系统机理与建模15-26
• 2.1 桥式抓斗卸船机15-17
• 2.2 桥式抓斗卸船机运动过程分析17-20
• 2.3 数学模型的建立20-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 桥式抓斗卸船机系统抓斗摆动和止摆研究26-41
• 3.1 引言26
• 3.2 抓斗摆动规律的描述26-29
• 3.3 抓斗摆动抑制运行方式设计29-33
• 3.3.1 第一种状态轨迹转换方法29-31
• 3.3.2 第二种状态轨迹转换方法31-33
• 3.4 抓斗抛料方法33-38
• 3.5 模拟仿真38-40
• 3.5.1 第一种状态轨线切换方式仿真38
• 3.5.2 第二种状态轨迹转换方法的仿真38-39
• 3.5.3 卸料方法的仿真39-40
• 3.5.4 返回海侧仿真40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 桥式抓斗系统运动轨迹优化控制41-56
• 4.1 引言41
• 4.2 运动轨迹描述41-48
• 4.2.1 力学模型41
• 4.2.2 抓斗小车系统的运动分析41-44
• 4.2.3 建立微分方程44-47
• 4.2.4 抓斗运行轨迹优化47-48
• 4.3 轨迹优化研究48-52
• 4.3.1 小车的速度变化对抓斗轨迹产生的影响49-51
• 4.3.2 钢丝绳向上运行的速度值对抓斗运行过程的影响51-52
• 4.4 数值仿真52-55
• 4.4.1 步进式52-54
• 4.4.2 一步式抓斗运行轨迹54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 实际系统操作程序及效果56-65
• 5.1 卸船机电控系统改造设计56-59
• 5.2 ABB远程协助系统59-60
• 5.3 PLC模块安装60-62
• 5.4 改造后桥式抓斗卸船机优化效率对比62-64
• 5.5 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果69-70
• 致谢70

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本文编号：886502