基于数字孪生的桥式起重机自主运行系统研究

为了提高桥式起重机的智能化水平和数字化水平，借助数字孪生技术，对一桥式起重机的安全自主运行系统进行了仿真和实验研究。首先，采用数字孪生思想构建了起重机自主运行系统整体架构，根据桥式起重机的实际运行情况，采用四模型(即虚拟模型、物理动力学模型、行为控制模型和规则计算模型)的方法，构建了起重机的孪生模型；然后，在起重机孪生实验平台上进行了起重机路径规划和大小车轨迹跟踪仿真实验，采用了变论域模糊PID控制器，对起重机大小车轨迹跟踪进行了控制；最后，对该数字孪生系统进行了互联互通实物验证实验。研究结果表明：在起重机数字孪生系统中可以同步进行虚拟仿真和实物实验；在起重机大小车轨迹跟踪实验中，使用所提变论域模糊PID控制方法时，大车跟踪误差在±7 cm内，小车跟踪误差可达±6 cm,表明该控制方法的先进性；同时，该系统初步达成数字孪生技术虚实同步、虚实融合、虚实对照的目标，并且具有良好的三维可视化效果，可为推动机电装备的数字化进程提供一种思路。