起重机自动纠偏控制策略及系统研究

发布时间：2020-11-04 08:13

　　 起重机是现代化大生产中许多工矿企业必不可少的生产设备。但大部分桥式起重机都有不同程度的大车跑偏或啃轨现象。啃轨是指起重机的大车和小车在运行过程中因车轮跑偏而使轮缘与轨道的侧面接触,在运行过程中产生摩擦,加速轮缘的磨损,导致轮缘磨薄超标甚至整个车轮报废,使车轮过早损坏的现象。这极大的威胁着起重机的安全运行,同时也会增加运行维护费用。因此,探究啃轨现象发生的原因并加以预防和消除具有十分重要的意义。 本文研究发现起重机啃轨一般是由于车架或轨道误差,造成起重机车轮不能沿着轨道的中心行走,逐渐走偏而发生啃轨。在实际治理啃轨现象的工作中,一般是以提高车架和车轮的安装精度,校正和消除起重机和轨道的缺陷为主要方法。 本文通过分析起重机啃轨的最终现象,创新性的提出了一种主动变频纠偏方案,运用变频调速技术实时调整起重机两侧的运行速度实现在线纠偏,防止起重机因走偏而啃轨。通过在ANSYS中建立某型起重机桥架的模型分析其水平变形情况,本文还研究发现提高起重机桥架水平刚性无论是对自动纠偏方案还是防止啃轨的发生都是很有必要的。 起重机运行机构是一个非线性、时变和分布参数系统,难以用准确的数学解析式表示其特性,使用传统理论控制器效果不理想。通过分别对传统的PID控制器方案和模糊控制器方案的优缺点和适用性进行分析比较,本文首先把模糊控制理论应用到起重机纠偏控制系统中。本设计硬件上选用可靠性较高的PLC作为控制器,并成功的解决了信号采集滤波的问题。针对运行机构的特点设计了一种新的知识表达和模糊推理方法。并设计了一种自学习算法,使本系统具有一定的自学习自适应功能,提高了系统的鲁棒性。 本文在实验室内建造了起重机模型,使用PLC编程语言编制了控制程序,通过反复实验,结果表明本纠偏系统超调小、进入稳态快、控制精度高、具有较强的抗干扰能力。系统能很快适应起重机运行状况的变化,对参数和负载变化有较强的适应性,保持了良好的纠偏控制性能。 本文设计的纠偏系统具有可行性、实用性和新颖性,作者将模糊智能控制用于起重机运行系统,是一次有益的探索和成功尝试。
【学位单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2005
【中图分类】：TH21
【部分图文】：

当起重机只有一边驱动装置工作时，不工作侧由于没有动力而相对固定，仅靠另一侧的电机驱动整个起重机。分析桥架静态时水平方向受力情况，可以得知当小车满载位于起重机驱动装置不工作侧极限位置时，此侧的摩擦阻力最大，如图2一3所示。由于此时不工作侧的阻力最大，驱动侧的驱动力要克服整个起重机的摩擦阻力，在另一侧对桥架产生的水平弯矩也最强，桥架这时的水平变形也最大。因为不工作侧的最大抵抗力就是其摩擦力，要驱动整个起重机运动，最大的驱动力就是驱动车轮的粘着力，所以我们可以选用起重机的驱动侧车轮的粘着力大小来作为驱动力的大小并用来作为本例的计算载荷。粗动电机工作侧万，丫汀leeweesl!J俩川，deJ-门川电机不工作侧一一曰日几图2一单侧驱动时桥架水平受力示意图《起重机设计手册》中给出的桥式起重机支撑反力的计算公式，在图2一3所示的状态下右侧主动车轮的轮压可用下式计算:_G

式中:f一一车轮与轨道间滑动摩擦系数，查表取.02。在ANSYS中将起重机不驱动侧约束住，在驱动侧施加Pm=34500N的集中力，模型采用壳体单元StmeutralShell一Elastic4node63划分单元，计算结果如下图2一4所示。图2一桥架水平变形计算结果由计算结果可以得知桥架在单边驱动的情况下，在起重机整体动起来之前在运动方向上可能的最大变形为97.268mm。其变形导致起重机的轨距变化即桥架在垂直于运动方向

武汉科技大学硕士学位论文第19页图2一采取加强措施后计算结果图2一5所示为采取以上两种加强措施后的ANSYS计算结果云图。由计算结果可知上述的两种加强措施可以有效的提高桥架的水平刚性。
【引证文献】

相关期刊论文 前2条

1 白宏伟;秦国喜;马文波;;一种新型自动纠偏装置在门式起重机上的应用[J];河南机电高等专科学校学报;2012年04期

2 赵霞;陈启军;刘安家;;集成多传感器信息融合算法的啃轨故障诊断系统设计[J];起重运输机械;2011年11期

相关硕士学位论文 前2条

1 郭颖平;育果袋机自动控制系统[D];河北农业大学;2008年

2 胡宗华;基于ADAMS的起重机啃轨因素分析[D];江苏科技大学;2012年

本文编号：2869862