桥式起重机智能防摆控制系统研究

发布时间：2017-11-01 20:23

  本文关键词：桥式起重机智能防摆控制系统研究

  更多相关文章： 桥式起重机 仿真 模糊自适应PID 防摆定位

【摘要】：近年来，由于货物的大型化和科技的进步，桥式起重机伸距和钢丝绳长度增加、小车运行速度提高、起升电机转速的提高以及司机视距增大等因素，导致跟钩操作的难度增大，在消除吊重摆动和准确定位上使用的时间越来越多，这些因素不仅增加了生产成本，而且可能产生安全隐患。综合上述的原因，必须使用一些设备或方法来控制吊重的摆动。而电子式防摆作为一种新的防摆方式，正逐步代替传统的机械式防摆，在现代生产生活中正发挥越来越大的作用。 本文以此为背景，以科尼集团CXTD16t×19.5m_9m的双梁桥式起重机为研究对象。针对起重机模型的非线性和时变性以及简单控制在桥式起重机定位和防摆中存在的不足，，本文设计了一种基于模糊自适应PID控制的桥式起重机防摆定位的方法，先是找出偏差e、偏差变化率ec与PID控制器参数K p、K i、K d之间的模糊关系，然后在系统运行中跟踪误差信号等的动态变化来改变控制器参数，这样的话就能满足不同的偏差e和偏差变化率ec对控制器参数的要求，因而就能使被控对象具有较好的动静性能。通过与PSO-PID控制器的仿真结果进行对比，模糊自适应PID防摆控制系统控制时间短，效率高，控制结果较好，表明了该方法具有较好的鲁棒性与可行性。 最后，针对本文所研究的课题，对桥式起重机的防摆控制系统进行了开发。在合作单位的帮助下顺利完成了对防摆控制系统系统相关的软硬件设计、安装和调试。现场试验结果表明本文设计的模糊自适应PID控制方法基本符合要求。
【关键词】：桥式起重机 仿真 模糊自适应PID 防摆定位
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH215;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 论文的研究背景及其研究意义11-12
• 1.2 桥式起重机防摆技术12-13
• 1.3 国内桥式起重机电子式防摆研究发展状况13-14
• 1.4 国外桥式起重机电子式防摆研究发展状况14-15
• 1.5 桥式起重机的发展趋势15-16
• 1.6 本文的论文结构与主要工作16-19
• 第二章 桥式起重机系统的建模与分析19-33
• 2.1 桥式起重机系统的动力学模型19-20
• 2.1.1 模型建立方法19
• 2.1.2 模型建立与简化19-20
• 2.2 桥式起重机的二维动力学模型20-23
• 2.2.1 基于拉格朗日方程的动力学建模20-21
• 2.2.2 拉格朗日方程非线性模型的建立21-23
• 2.3 桥式起重机非线性系统的分析23-29
• 2.3.1 系统的能控性分析23-27
• 2.3.2 系统的稳定性分析27-29
• 2.4 桥式起重机非线性系统 Simulink 仿真模型29-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 基于 PID 的防摆控制器设计33-47
• 3.1 PID 控制33-34
• 3.1.1 PID 控制器的调节规律33
• 3.1.2 PID 控制器各校正环节的作用33-34
• 3.2 桥式起重机 PID 防摆控制系统的设计与仿真34-36
• 3.3 基于微粒群优化算法的 PID 控制器参数整定36-38
• 3.3.1 微粒群算法的原理36-37
• 3.3.2 基本算法37
• 3.3.3 评价系统的性能指标37
• 3.3.4 微粒群算法优化 PID 控制器参数的实现37-38
• 3.4 PSO-PID 控制器的设计与仿真38-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第四章 基于模糊自适应 PID 的防摆控制器设计47-61
• 4.1 模糊控制系统47-49
• 4.1.1 模糊控制原理47
• 4.1.2 模糊控制系统的基本结构47-48
• 4.1.3 模糊控制器的类型48-49
• 4.2 量化因子和比例因子的调整方法49
• 4.3 桥式起重机模糊自适应 PID 防摆控制系统设计49-51
• 4.3.1 控制器结构及工作原理50
• 4.3.2 输入/输出变量的选取和模糊化50-51
• 4.3.3 模糊控制规则集51
• 4.4 桥式起重机模糊 PID 防摆控制系统仿真51-52
• 4.5 防摆系统的扰动实验设计与验证52-60
• 4.5.1 起升绳长对定位防摆效果的影响52-55
• 4.5.2 吊重对定位防摆效果的影响55-57
• 4.5.3 目标位移对定位防摆效果的影响57-59
• 4.5.4 仿真结果分析59-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第五章 桥式起重机防摆控制系统的设计61-73
• 5.1 桥式起重机的结构61
• 5.2 防摆控制系统总体方案设计61-62
• 5.3 防摆控制系统的硬件设计62-64
• 5.3.1 PLC 的选择62
• 5.3.2 变频器的选择62-63
• 5.3.3 旋转编码器的选择63
• 5.3.4 倾角传感器的选择63-64
• 5.3.5 桥式起重机小车变频调速系统原理64
• 5.4 防摆控制系统的软件设计64-71
• 5.4.1 PID 控制器的实现65-66
• 5.4.2 模糊 PID 控制器的实现66-71
• 5.5 现场实验结果与分析71-72
• 5.6 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 总结73-74
• 6.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 攻读学位期间发表的学术论文目录81-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 翟军勇;费树岷;;集装箱桥吊防摇切换控制研究[J];电机与控制学报;2009年06期

2 李伟,吕景惠;起重机线性二次型最优消摆控制[J];电气传动;2003年02期

3 李伟;;基于动态误差最小的起重机最优消摆控制[J];电气自动化;2002年05期

4 符敦鉴;高新技术在集装箱机械上的开发和应用(一)[J];中国港口;2003年07期

5 宋显东,杨丹,李琦;基于动态变量优化的起重机反摆控制研究[J];机械设计与制造;2004年04期

6 朱齐丹,华克强,高淑玲;吊车防摆最优调节器设计[J];控制与决策;1991年06期

7 林夫奎;赵霞;王欣;;我国起重机械产业发展状况及标准化现状分析[J];机械工业标准化与质量;2011年08期

8 曾少航;赵雁;钟斌;;起重机吊重系统降维观测器设计与仿真[J];计算机仿真;2012年11期

9 张泰;集装箱起重机减摇系统的分析与计算[J];青岛建筑工程学院学报;1997年01期

10 白传悦;岸边集装箱起重机吊具减摆装置[J];起重运输机械;2005年08期

本文编号：1128393