塔式起重机智能防摆控制研究

发布时间：2017-05-28 19:11

  本文关键词：塔式起重机智能防摆控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着生产力的发展，塔式起重机呈现出大型化，自动化的发展趋势，作为一种主要的搬运机械，在工业生产和民用建筑中，发挥着越来越重要的作用。塔式起重机在作业中普遍存在负载摆动问题，会限制负载水平运动速度，延长工作时间，降低负载就位精度，严重时会引起负载脱钩。因此消除或控制负载摆动对提高塔式起重机工作效率、减少装卸作业生产隐患具有重要意义。如何采用先进的方法消除塔式起重机负载摆动，，保证安全施工，成为国内外学者争相研究的课题。 本文应用分析力学中拉格朗日方程建立了塔式起重机防摆系统数学模型。使用目前广泛应用的模糊算法和模糊PID控制算法建立了塔式起重机防摆系统，并进行仿真实验研究，其实验结果表明了这两种方法的有效性和局限性。为了进一步提高防摆系统的性能，在对多种智能控制算法分析研究的基础上，设计了基于遗传算法PID控制的塔式起重机防摆控制系统。利用该算法对塔式起重机位移和摆角分别控制，并在Matlab上进行仿真。由实验结果可得，这种新型防摆控制系统降低了算法运算时间，而且提高了控制效率和稳态精度，在处理塔式起重机定位和防摆的问题上较优，是一种比较理想的控制方法。 同时，文中设计了塔机防摆控制系统的总体方案，根据塔式起重机搬运过程对控制器的要求，充分利用原有电器元件，增加了位移检测装置，摆角检测装置以及压力传感器，设计了部分硬件电路和控制程序，并进行了模拟实验并取得了良好的效果。
【关键词】：塔式起重机 定位防摆 模糊控制 遗传算法 PAC
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH213.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状及发展9-14
• 1.2.1 被动式防摆10-11
• 1.2.2 主动式防摆11-14
• 1.3 本课题主要研究内容14-15
• 第二章 塔机系统模型的建立15-24
• 2.1 塔机系统结构15-16
• 2.2 塔机防摆系统建模16-23
• 2.2.1 模型建立方法16-17
• 2.2.2 系统模型简化与参数17-19
• 2.2.3 系统数学模型19-22
• 2.2.4 防摆系统状态方程22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 基于模糊算法的塔机防摆控制器研究24-39
• 3.1 模糊控制的基本原理24-27
• 3.1.1 模糊控制的特点24-25
• 3.1.2 模糊控制系统的组成25-26
• 3.1.3 模糊控制算法的实现26-27
• 3.2 基于模糊算法的塔机防摆控制器设计27-32
• 3.2.1 塔机防摆机理27
• 3.2.2 塔机防摆模糊控制器及隶属函数27-29
• 3.2.3 塔机防摆模糊控制规则29-30
• 3.2.4 塔机防摆模糊控制器仿真研究30-32
• 3.3 基于模糊 PID 算法的塔机防摆控制器设计32-38
• 3.3.1 PID算法介绍32
• 3.3.2 模糊 PID 控制器原理32-34
• 3.3.3 塔机防摆模糊 PID 控制规则表34-36
• 3.3.4 塔机防摆模糊 PID 控制器仿真研究36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 基于遗传算法的塔机防摆控制器研究39-51
• 4.1 遗传算法的基本理论39-46
• 4.1.1 遗传算法的特点39-40
• 4.1.2 遗传算法使用情况40-41
• 4.1.3 遗传算法原理41
• 4.1.4 遗传算法的设计41-45
• 4.1.5 应用遗传算法优化流程45-46
• 4.2 基于遗传算法 PID 塔机防摆控制器设计46-50
• 4.2.1 基于二进制编码遗传算法的 PID 控制器47-48
• 4.2.2 基于实数编码的遗传算法整定 PD 控制器48-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第五章 塔机防摆电控系统设计51-61
• 5.1 系统的总体方案设计51-52
• 5.2 控制系统硬件设计52-59
• 5.2.1 PAC 控制器52-53
• 5.2.2 工控机53-54
• 5.2.3 变频调速系统54
• 5.2.4 光电编码器54-56
• 5.2.5 吊重摆角测量56-57
• 5.2.6 负载称重测量57-59
• 5.3 控制系统软件设计59
• 5.4 本章小结59-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 6.1 总结61-62
• 6.2 展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 攻读学位期间的研究成果67

【参考文献】

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本文编号：403286