基于输入整形的回转式起重机吊摆系统防摆控制器的设计与分析

针对回转式起重机吊摆系统的摆动特征,设计了适合吊摆系统的ZVD输入整形防摆控制器,并在MATLAB/Simulink环境中对基于输入整形防摆控制器的吊摆系统模型进行了回转及俯仰运动的仿真分析。通过整形前和整形后系统在相应运动情况下吊重摆动幅度的对比,验证了输入整形防摆控制器在抑制海上集成转载平台起重机吊重摆动方面的有效性。     

桥式起重机定位和消摆的非线性优化PID控制研究

为了提高桥式起重机有效防摆、快速消摆的能力和工作效率,以桥式起重机的定位和消摆控制为研究对象,在分析了桥式起重机小车运行物理模型的基础上,根据拉格朗日方程建立了桥式起重机运动的非线性数学模型。针对桥式起重机模型的非线性和不确定性,提出了一种基于非线性优化PID控制器的桥式起重机消摆控制方法。该方法采用基于非线性优化双闭环结构PID控制器,其内环为摆角环实现消摆,外环为位置环实现位置准停。由仿真结果可知,基于非线性优化PID控制器可以在位置很小的超调下迅速达到指定位置,同时消除摆动,较好的实现了控制目标。与常规PID控制器相比,位置环和摆角环非线性优化PID控制器取得了较好的消摆效果,响应速度快,稳态精度更高,并且当吊重质量和绳长发生改变时,系统仍有较强的鲁棒性。     

基于模糊自适应PID控制器的桥式起重机定位与防摆控制研究

随着工业的发展,对起重机的智能化程度的要求越来越高,很多学者对桥式起重机的智能定位和防摆控制方法进行了研究,以提高起重机的作业效率。针对起重机模型的非线性和不确定性,设计了基于模糊自适应PID控制器的起重机定位和防摆方法,利用两个模糊自适应PID控制器分别对小车的位置和负载的摆角进行控制。其中,位置模糊自适应PID控制器是以参考位置与实际输出位置差以及位置差变化率为控制对象对位置和速度进行有效的控制;防摆模糊自适应控制器则是通过控制负载的摆角及摆角的变化率来消除负载的摆角,仿真与实验结果都表明该方法的可行性。     

输入整形法在旋转起重机消摆控制中的应用

针对旋转起重机在作业中由于惯性力、离心力和外界干扰的存在,吊重会产生摆动,从而影响生产效率,增加安全隐患的问题,将输入整形技术应用到起重机的消摆中.首先,对旋转起重机进行分析,建立了旋转起重机数学模型,得出了动力学方程;然后阐述了输入整形法的消摆原理;最后,利用Matlab中RTW模块构建半实物仿真实验平台,以旋转起重机样机为实验对象,设计了零振荡(ZV)输入整形器,把输入整形算法应用到抑制吊重残余摆动中.通过整形前后吊重在平面内摆角的比较,发现ZV法有效地抑制了吊重在起重机运行结束后的残余摆动,能够将摆动抑制到整形前的10％左右.研究结果表明,输入整形法在旋转起重机消摆问题上能够起到良好的效果,且易于实现,具有一定的工程价值.     

动基座桥式起重机滑模自抗扰消摆跟踪控制

浮式桥式起重机吊运作业易受动基座运动的影响,属于一类动基座桥式起重机,为实现精准、快速、小摆动地将负载运送至指定位置,提出了一种基于滑模自抗扰控制(SM-ADRC)的动基座桥式起重机消摆跟踪控制方法.首先,推导了浮式桥式起重机系统的动力学模型;构造了线性扩张状态观测器(LESO),设计了具有小车运动轨迹跟踪和负载消摆功...     

桥式吊车系统的自适应滑模抗摆控制

针对欠驱动桥式吊车系统的负载快速精确定位问题,提出了一种基于自适应滑模的抗摆设计方法。基于系统模型,设计了一种自适应分解滑模控制器和线性滑模面,实现了在小车快速定位的同时,消除负载摆动的控制目的。仿真实验结果证明,该控制器可实现桥式吊车系统负载的定位要求。     

塔机位置与防摆控制研究

塔式起重机作为一种最常用的运输机械,在作业过程中,由于作业环境恶劣以及自身缺陷等原因,给生产实践造成了安全隐患。针对此情况,文中采用延迟反馈控制和模糊逻辑控制技术,同时考虑塔机平移运动和旋转运动的耦合作用,设计出了基于延迟反馈和模糊控制的塔机小车定位和负载防摆控制器。通过计算机仿真可知,在负载运动过程中,所设计之控制器能够有效控制小车位置精度,且能够有效地消除负载摆动。结果表明了该系统有效且可行。     

起重机智能防摆控制技术探讨

起重机智能控制和安全生产最重要的就是要求实现起重机小车精确定位和负载消摆同步控制,针对起重机快速定位和负载摆动问题,在充分分析国内外研究现状的基础上,着力弥补现有控制方案存在的缺陷,提出新的控制方案,实现起重机的智能防摆控制.     

倒立摆控制系统的建模与仿真

利用Lagrange方程和Sugeno模糊辨识建立了单级倒立摆模型，根据摆角摆动范围的不同，设计了不同的控制器。仿真结果表明了两种建模方式和控制算法的有效性。     

桥式起重机吊重Fuzzy-LQR防摆控制器的设计

桥式起重机大小车联合运动可以提高作业效率,在其吊重防摆控制中加入大车运动更具工程意义。针对桥式起重机防摆定位控制具有非线性、强耦合、不确定等特点,设计Fuzzy-LQR控制吊重摆动。根据Lagrange方程建立三维动力学模型并在大小车运动方向对其进行解耦;通过信息融合技术将模糊控制器的多输入进行降维处理,解决模糊规则爆炸问题,结合LQR控制原理搭建Simulink仿真模型。选用CXTD16t-19.5m双梁桥式起重机进行仿真模拟,结果表明:运用Fuzzy-LQR分别控制解耦后的大小车运动或者大小车联合运动都能达到防摆定位的目的。     

起重机变幅运动吊重防摆控制研究

针对起重机变幅运动过程中吊重摆动造成的就位精度差、工作效率低和作业不安全等问题,提出了一种误差渐进补偿控制方法,以减小吊重摆动。在分析误差渐进补偿控制原理的基础上,设计了误差渐进补偿控制器。采用变补偿系数控制方法,在实现吊绳摆角渐进减小的同时满足了变幅加速度和液压泵排量的要求。运用MATLAB软件对系统进行仿真,仿真结果表明,对于不同的绳长和臂架长度,误差渐进补偿控制具有良好的鲁棒性和控制精度,在起重机开始制动后,吊绳摆角在10s内减小到了0.003rad以下。     

回转起重机吊重摆振的动力学模型与控制

为研究回转起重机回转作业中吊重的摆振特性,寻求抑制吊重摆振的控制方法,将回转起重机工作装置等效为开链机械手的形式,采用机器人动力学方法建立吊重摆振的动力学模型,提出了基于最优调节器理论的控制方案用以抑制回转作业中的吊重摆振.该方案通过1个切换开关将2个最优调节器结合起来分别控制吊重在回转运动中的切向摆振和到达目标位置后的摆振.研究结果表明,该控制方案可以实现吊重在回转运动中摆振最小,在到达目标位置后迅速静止的控制目的,具有良好的摆振抑制效果.     

桥式起重机的单神经元防摆控制系统

桥式起重机运行过程中的防摆控制是起重机控制的一个关键问题,许多学者对此进行了大量的研究。由于桥式起重机的数学模型具有不确定性的特点,常规的PID控制器不易在线调整,难以对摆角进行有效的控制。本文设计了一种基于单神经元控制器的起重机控制系统,利用2个单神经元控制器分别对小车的位置和摆角进行控制。仿真结果证明,该神经元控制器比PID控制器对于不同的绳长和载荷质量具有较好的自适应能力和鲁棒性。     

抓斗式卸船机自动作业的性能优化

为了提高卸船机自动作业的性能,对抓斗的摆动控制和抓斗的路径进行了优化.在分析抓斗摆动规律的基础上,对周期性加、减速的摆动控制方法进行了改进,在加减速阶段用分段加速的方法消除抓斗摆动,在料斗上方卸料时使抓斗向前摆动并保持一定摆角,产生甩斗卸料的效果,可以有效缩短循环时间.路径优化将作业区域进行划分并采取相应的小车控制策略...     

科里奥利加速度对机械摆的影响

起重机这类起重运输设备的吊钩缆绳可以看作受大车、小车运动驱动的机械摆,会产生摆振。其垂直方向的起吊运动也在摆振方向上产生科里奥利力,影响载荷摆动的规律。为此建立了机械摆三维驱动的模型,定量地研究了不同的垂直运动速度在初始摆角和水平运动加速度的共同作用下对机械摆摆振的影响。     

基于CFD的起重船水动力系数数值模拟

利用CFD方法计算了起重船船体垂荡、横荡和横摇运动的附加质量与附加阻尼。讨论了滑移面和流场的混合网格模型应用。进行了船模静水横摇试验,测量了起重船体横摇运动的附加质量与附加阻尼,比较了试验结果与数值计算结果,对起重船水动力系数的理论预报做了有益探讨。     

基于MEMS微加速度计的无视觉传感器防摇控制系统研究

通过建立起重机吊重摆动的数学模型,明确吊重摆角与小车运行加减速之间的关系,并将MEMS微加速度计应用到起重机的防摇控制中,建立闭环控制系统,适时根据吊重摆角大小修正小车速度指令,实现防摇控制。实验证明,这种方法简单、经济,不需要安装视觉传感器测量吊重摆角,可以有效地消除载荷的摇动。     

Skew control of a quay container crane

In this paper, the skew control of the load (container) in the quay crane used in the dockside of a container terminal is investigated. The mathematical model of the 3-dimensional (3D) motions of the load is first derived. The container hooked to a spreader is suspended by four ropes in air. When the container is accelerated by the trolley or is disturbed by winds, it will make a rotational motion (trim, list, and skew) as well as a sway motion in the vertical plane. In such a case, the position of the container becomes difficult to control accurately due to the rotational motion even with the sway motion under control. This paper proposes an input shaping technique for the skew control based on the 3D dynamics of the container. The adopted skew control system uses four electric motors to vary the length of the four ropes individually. Simulation results show the effectiveness of the proposed system in controlling the skew motion.     

基于动态模型自适应辨识原理的起重质量检测技术

港口装卸起重机工作环境恶劣,起动制动频繁。为了检测港口起重机动态运行时的起重质量,研制了一种基于动态模型辨识原理的自适应滤波器,有效地克服了起制动过程的加速度干扰和动量冲击干扰;建立了模型参数离线预估计算法,提高了实时检测速度;设计了零速空载零位自辨识跟踪技术,消除了检测系统的零点漂移影响。应用结果表明,新技术提高了起重质量检测的准确性。     

某桥式起重机主梁结构轻量化设计

研究了某桥式起重机主梁的轻量化设计,首先介绍了有限元分析过程,其次对该桥式起重机进行了结构优化设计,最后针对目前较先进的控制方式和小车的轻量化减轻了主梁载荷的情况,对新载荷下的桥式起重机进行了结构优化设计.根据有限元计算结果,通过结构优化使该起重机主梁的自重减少了8.5％,在新载荷下结构优化使其减少了10.6％,表明小车自重以及控制方式的改进对主梁的轻量化设计有很大的影响.