伴有初始负载摆角的桥式起重机能量防摆控制

桥式起重机是一种广泛应用的大型搬运设备,在实际工作过程中,台车运动时会产生伴有初始负载摆角的负载摆动,影响工作效率并带来安全隐患.针对这种情况,设定期望的台车误差轨迹和摆角误差轨迹,将桥式起重机动力学模型转换为误差跟踪动力学模型,提出一种基于能量分析方法的桥式起重机防摆控制策略.通过LaSalle不变性原理和Lyapunov方法对闭环系统的稳定性进行理论分析.仿真与实验结果表明,所提防摆控制方法的控制性能几乎不受初始负载摆角的影响,可以保证桥式起重机在无初始负载摆角和带有初始负载摆角的情况下都能取得良好的控制效果,能够驱动台车准确到达目标位置,有效抑制并快速消除负载摆角,同时对外部扰动具有很强的鲁棒性.     

基于能量分析的桥式起重机防摆控制方法

针对欠驱动桥式起重机在自动化驾驶研究中负载升/落吊运动与台车水平位移联动时,负载摆动抑制效果和控制性能不能满足实际工程需要,易造成安全事故的问题,提出一种基于能量分析的桥式起重机联动系统非线性耦合防摆控制器.采用非线性耦合控制方法,构造新型储能函数,设计出非线性耦合防摆控制器.利用LaSalle不变性原理和Lyapunov方法对该闭环反馈系统稳定性进行严格的数学分析.理论推导、仿真与实验结果表明:相比于非线性跟踪控制器和局部反馈线性化控制器,所提非线性耦合防摆控制器具有更佳的控制性能,不仅提高了负载的吊运效率,而且能够有效抑制和快速消除负载摆角;在添加外部扰动的情况下,仍能取得良好的控制效果,具有较强的鲁棒性,为桥式起重机联动系统提供了一种新的防摆控制方法.     

基于摆角约束的双摆吊车轨迹规划

桥式吊车作为一种典型的欠驱动系统,已经在现代工业生产运输过程中得到了广泛的应用。但当吊车系统中的负载体积过大或吊钩质量较大时,桥式吊车系统会呈现双摆特性,增加控制难度。针对这一问题,提出了一种基于摆角约束的双摆桥式吊车轨迹规划策略,以更方便地考虑摆角约束。首先,设计能够满足摆角约束的摆角运动曲线,并由台车运动与两级摆角之间的耦合关系得出台车加速度轨迹;然后,构造关于时间和最大摆角的目标函数;最后,将轨迹规划问题转化成一个可利用粒子群算法来求解的优化问题。MATLAB仿真对比结果表明,该方法在实现台车快速精准定位的同时,能有效抑制两级摆动及残余摆动,在系统参数改变时仍具有较好的鲁棒性,可尝试应用于实际工作中。     

桥式起重机精准定位在线轨迹规划方法设计及应用

针对工业桥式起重机的异步电机难以准确跟踪给定轨迹,从而导致离线轨迹规划算法定位误差很大的问题,论文提出一种基于相平面分析的在线轨迹规划算法.这种方法利用激光测距仪采集位置信息,在起重机运行过程中,根据台车与目标位置的距离来优化轨迹不同阶段的运行时间,并实时调整台车轨迹的有关参数,以实现台车精准定位的目标.实验结果表明,这种方法可以很好地兼顾负载快速消摆与台车准确定位两方面的要求,有利于提升桥式起重机的运送效率.论文将这种在线轨迹规划方法成功应用于标准32 t工业桥式起重机,并取得了良好的运行效果.     

基于模糊控制的桥式起重机定位防摆研究

针对线性二次型最优控制(LQR)法在起重机定位防摆中存在的不足,在分析了桥式起重机小车运行物理模型的基础上,将模糊理论引入起重机定位防摆中,提出了基于模糊理论控制的思想,设计了一种基于模糊的起重机定位与防摆控制方法.通过建立隶属度函数与模糊控制规则,利用两个模糊控制器对小车的位置和负载的摆动角度分别进行控制,建立了模糊控制系统.通过与LQR仿真结果进行比较,结果表明了该方法的可行性与较好的鲁棒性.     

基于能量强耦合的双摆型塔机消摆控制北大核心CSCD

为解决非线性双摆型塔式起重机欠驱动系统负载两级摆动幅值大、定位精度不高、抗干扰能力差的问题,基于能量强耦合的分析方法研究了塔式起重机转臂转动与两级摆角摆动之间的耦合关系,设计了一种防摆控制器,并通过李雅普诺夫方法和拉萨尔不变性原理证明了系统的稳定性。仿真实验结果表明,与其他应用广泛的控制方法相比,所提控制策略明显提升了负载的运送效率,有效地抑制了负载的两级摆角,消除了残余摆角,并且控制驱动力矩不会对系统造成冲击;在系统参数、目标位置变化和加入综合性外界干扰时,控制器具有优良的鲁棒性。所提控制策略具有良好的适应性和控制性能。     

绳长时变情况下轮胎式集装箱起重机非线性防摆控制算法

四绳轮胎式集装箱起重机由于自身的动力学特性较为复杂,目前仍缺乏稳定高效的控制手段.为解决港口起重机作业过程中台车定位精准度低、负载易受干扰摆幅大的问题,文章设计了一种面向工业场景的非线性反馈控制器.首先在未进行近似处理的前提下对起重机吊具摆动情况进行了建模分析.在此基础上,通过在控制器中引入摆幅反馈信息,实现了绳长时变...     

带有状态约束的双摆效应吊车轨迹规划

对于欠驱动吊车而言,已有方法大都将负载摆动视为单摆进行处理.然而当吊钩质量相比负载质量不可忽略或负载体积较大时,负载会绕吊钩产生第二级摆动,出现双摆效应,使系统的摆动特性更为复杂,欠驱动度更高,其控制更具挑战性;此外,现有方法均无法保证系统的暂态控制性能.针对这些问题,本文提出了一种基于轨迹规划的消摆定位控制方法.具体而言,本方法所规划的台车轨迹具有解析表达式,且充分考虑系统安全性(摆动幅值)及台车运动的物理约束;通过构造新颖的平坦输出信号,将施加在台车运动和两级摆动上的约束/指标转化为对平坦输出的约束,从而将轨迹规划转化为凸优化问题.该方法能够保证整个过程中系统两级摆动的角度、角速度,台车的速度、加速度、加加速度均保持在设定范围内.通过与已有方法进行仿真对比,可见本方法不仅简单易行,且在工作效率与摆动抑制方面均具有更为良好的控制性能.     

基于能量法的多自由度欠驱动塔机防摆控制北大核心CSCD

为了解决塔式起重机二维空间建模参数不全以及三维建模对模型线性化导致模型不准确的问题,建立塔式起重机三维非线性化模型,基于系统能量分析研究了台车驱动与大臂转动、负载空间内摆角的关系,设计了带有积分项的控制器,然后通过李雅普诺夫方法对系统稳定性进行了证明。最后,仿真结果表明,与已有的成熟的控制方法相比,所提控制器的运送效率更高,抑制负载摆角的效果更好,台车位移与大臂转角的定位更准确,抗干扰能力更强。同时,在不改变系统控制增益的基础上,改变台车目标位移和大臂目标转角,系统仍保留上述特点。所提控制器具有更稳定的控制效果和更强的适应性。     

带有完整约束的双吊车系统输入整形控制

作为一种重要的物料运输工具,桥式吊车在各类工业场景中发挥着举足轻重的作用.然而随着负载体积/质量的增大,很多时候不得不使用两台吊车来协同运送负载.目前对于这类双吊车系统的防摆研究仍然较少.本文针对这一情况,率先提出了一种输入整形控制方法.具体来说,首先分析了双吊车系统中存在的完整约束,通过对系统模型的合理简化,在不失准确性的情况下获得了台车位移与负载姿态角之间的近似动力学关系.在此基础上,求取出系统真实的振荡周期并设计出了合适的输入整形器.该整形器能够在不影响台车定位的情况下,充分抑制负载的摆动,并且对系统参数不确定性具有良好的鲁棒性.仿真和实验结果也证明了这一点.