附着式升降脚手架的智能同步控制及动态特性研究

摘要

现代化城市建设中，建筑物的特点主要是由之前的低层向高层及超高层转变，其建设的难度变大，关于施工设备也提出了更加严格的要求，附着式升降脚手架以其新型化、智能化、现代化的特点，迎合了当下建筑物施工的要求。在高层建筑物的主体建设过程中，附着式升降脚手架的使用降低了整体成本，使整个施工过程更加安全、便捷、高效，但是在该脚手架的升降过程中由于载荷在各架体上分布不均匀，同时受到风载荷的作用，使得多个架体受力不平衡，各提升点对应的链条的松紧程度出现差异，这会导致整个系统的振动，出现架体升降不同步，甚至由于链条的受力超过极限值而出现断裂导致架体的坠落等现象。 解决上述问题的关键一方面是对附着式升降脚手架控制系统的进一步研究，将更加符合工程实际的控制策略应用到控制系统中。本文在分析总结常规 PID控制、模糊控制、模糊 PID控制三种控制策略特点的基础上，将其应用到脚手架的同步控制过程中，通过运用 MATLAB软件中 Simulink工具对三种控制器进行设计与仿真分析，可以得到将模糊PID控制策略应用到附着式升降脚手架的控制，系统超调量最小，响应更加灵敏，趋于稳态的时间更短，具有更好的静态和动态特性以及抗干扰能力，能够在更大程度上保证各架体之间升降的一致性。 此外，本文对电动葫芦链的动张力特性以及脚手架同步控制系统的动态特性进行分析研究，着重考虑了附着式升降脚手架升降过程中电动葫芦链的受力变化情况，将其看做是弹性元件，通过对电动葫芦链振动方程的推导计算，得到链条本身动张力的计算方法，为附着式升降脚手架同步控制系统动态特性的进一步分析与研究提供了参考。在此基础上建立脚手架架体提升系统相应的力学模型，对其中运行较快的架体进行减速控制仿真分析，结果显示，通过对运行较快的架体进行减速控制后，相应架体的振动会逐渐趋于平缓，对应电动葫芦链的受力将会逐渐逼近匀速提升状态下的初始负载值，受力始终保持在安全、满足运行要求的范围之内。

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附表索引

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 附着式升降脚手架及其控制系统发展概况

1.3 本文的主要研究工作

1.4 本章小结

第2章 附着式升降脚手架及其同步控制系统概述

2.1 附着式升降脚手架的主要组成及工作原理

2.2 多电机同步控制技术简介

2.3 交流变频调速系统

2.4 系统数学模型的建立

2.5 本章小结

第3章 附着式升降脚手架同步控制方法的理论研究

3.1 常规PID控制

3.2 模糊控制

3.3 模糊PID控制

3.4 本章小结

第4章 脚手架同步控制策略的设计及仿真

4.1 系统仿真概述

4.2 仿真软件的介绍

4.3 常规PID控制器设计及仿真

4.4 模糊控制器设计及仿真

4.5 模糊PID控制器设计及仿真

4.6 仿真结果对比分析

4.7 本章小结

第5章 脚手架同步控制系统动态特性分析与仿真

5.1 脚手架电动葫芦链动力学特性分析

5.2 同步控制系统的动态特性分析及仿真

5.3 本章小结

结论与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文