履带式起重机泵控双卷扬系统同步控制研究

发布时间：2017-05-23 21:05

  本文关键词：履带式起重机泵控双卷扬系统同步控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代设备和工程规模的大型化，对建设中使用的起重机的起重能力和安全性能的要求也越来越高，所以采用双卷扬系统的大型履带式起重机得到了越来越多的应用。同步控制方法是决定双卷扬系统性能的核心因素，不当的同步控制方法会造成双卷扬系统在提升重物过程中产生同步误差从而缩短其元件的工作寿命并带来安全隐患。 某400吨履带式起重机的双卷扬系统在提升重物过程中出现了同步误差增大和初始误差无法校正现象。为了分析双卷扬系统不稳定和同步精度差的原因，同时寻求解决方案以提高双卷扬系统的同步控制性能，本文以400吨履带式起重机作为研究对象，对其系统组成和工作原理进行了分析，建立了数学模型，通过仿真研究了影响其不同步的关键因素，进而提出了控制单元的改进方案。具体工作如下： 1）针对所研究的400吨履带式起重机，研究了其双卷扬系统的液压驱动系统、起升机构和控制单元三个主要组成部分，分析其工作原理，并在此基础上建立了其数学模型。利用Matlab/Simulink对所研究的双卷扬系统进行了仿真，分析了不同情况下双卷扬系统的控制效果，发现了误差增大和初始误差无法校正现象产生的原因。 2）针对双卷扬系统原有控制单元的不足，从反馈信号、控制方式和控制算法三个方面进行分析，提出了基于吊钩倾角的主从式PID的改进控制方法。为验证改进控制方法的控制效果，从理论和仿真角度对改进方案进行了分析，发现以吊钩倾角作为反馈信号对现有双卷扬系统的同步控制效果有明显提高。同时研究了PI参数对于系统稳定性的影响，提出了基于频响法的PI参数确定方法。 3）最后，针对所提出的基于吊钩倾角的主从式PID的改进方案，设计了ZigBee无线数据传输模块以实现吊钩倾角信号的采集。 综上所述，本文找出了基于卷筒转角差的的主从式PID同步控制方法产生的同步误差增大和初始误差无法校正的原因，据此提出了基于吊钩倾角的主从式PID改进控制方法，并针对改进方案，提出了基于频响法的PI参数确定方法和设计了采集吊钩倾角信号的无线数据传输模块。本文研究表明表明正确选取反映控制目标的反馈信号，在多执行元件的同步控制中十分重要。本文的分析方法也为其他共同承载执行元件的同步控制研究，提供了一种参考。
【关键词】：双卷扬系统 同步控制 卷筒转角差 吊钩倾角
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH213.7;TP273
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 目录10-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 课题背景和意义13-14
• 1.2 履带式起重机双卷扬同步控制的研究现状14-18
• 1.2.1 履带式起重机的发展现状14-16
• 1.2.2 同步控制技术的研究现状16-17
• 1.2.3 双卷扬系统同步控制的研究现状与关键问题17-18
• 1.3 本文主要研究内容18-19
• 1.4 论文的组织结构19-20
• 第二章 履带式起重机双卷扬系统的原理20-32
• 2.1 引言20-21
• 2.2 履带式起重机双卷扬系统的液压驱动系统21-26
• 2.2.1 液压驱动系统的原理21-24
• 2.2.2 液压驱动系统关键元件介绍24-26
• 2.3 履带式起重机双卷扬系统的起升机构26-29
• 2.4 履带式起重机双卷扬系统的控制单元29-31
• 2.4.1 控制单元的目标29
• 2.4.2 控制单元的原理29-30
• 2.4.3 控制单元的控制效果30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 基于卷筒转角差反馈的 PID 同步控制方法32-49
• 3.1 引言32
• 3.2 双卷扬系统的工作过程32-33
• 3.3 双卷扬系统的数学模型33-39
• 3.3.1 液压驱动系统的数学模型33-36
• 3.3.2 起升机构的数学模型36-38
• 3.3.3 控制单元的数学模型38-39
• 3.4 双卷扬系统的仿真模型39-41
• 3.4.1 系统参数表39-41
• 3.4.2 系统的仿真模型41
• 3.5 双卷扬系统控制单元的仿真分析41-48
• 3.5.1 参数不一致对于现有控制单元控制效果的影响41-46
• 3.5.2 初始同步误差对于现有控制单元控制效果的影响46-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第四章 基于吊钩倾角反馈的主从式 PID 同步控制方法49-67
• 4.1 引言49
• 4.2 卷筒转角差为反馈的控制单元的改进分析49-54
• 4.2.1 反馈信号的选择49-50
• 4.2.2 控制方式的选择50-52
• 4.2.3 控制算法的选择52-53
• 4.2.4 改进方案初定53-54
• 4.3 吊钩倾角为反馈的主从式 PID 控制策略的理论分析54-64
• 4.3.1 数学模型54-57
• 4.3.2 稳定性与稳态误差分析57-59
• 4.3.2.1 稳定性分析57-59
• 4.3.2.2 稳态误差的分析59
• 4.3.3 PI 控制器参数的确定59-64
• 4.3.3.1 参数确定方法的提出60-62
• 4.3.3.2 参数确定方法的验证62-64
• 4.4 吊钩倾角为反馈的主从式 PID 控制策略的仿真分析64-65
• 4.5 本章小结65-67
• 第五章 基于 ZigBee 吊钩倾角反馈的双卷扬系统的实现67-79
• 5.1 引言67
• 5.2 无线通信方式的选择67-68
• 5.2.1 几种无线通信技术的介绍67-68
• 5.2.2 倾角信号无线传输方式的要求和选择68
• 5.3 基于 ZigBee 技术的数据传输系统的工作过程68-69
• 5.4 基于 ZigBee 技术的数据传输系统设计69-76
• 5.4.1 基于 ZigBee 技术的数据传输系统的硬件设计69-75
• 5.4.1.1 硬件组成69-72
• 5.4.1.2 电路设计72-75
• 5.4.2 基于 ZigBee 技术的数据传输系统的软件设计75-76
• 5.5 倾角信号的无线传输实验76-78
• 5.6 本章小结78-79
• 第六章 总结与展望79-82
• 6.1 研究总结79-80
• 6.2 主要创新点80
• 6.3 未来工作的展望80-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-87
• 攻读学位期间的学术成果87

【参考文献】

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本文编号：389099