塔机工作机构调速控制方法的实验研究

摘要

随着当代工程建设需要以及机械化的发展，塔式起重机是港口、建筑工地等施工项目中重要的不可缺少的工程机械，而且对其安全性、平稳性和高效性都有很高的要求。但是由塔机的工作性质可知，其需要频繁的启动制动，特别是在重载的起升和变幅过程中，必然带来冲击和震荡作用，这样不仅给塔机整体部件带来结构损坏，而且会存在安全隐患因素，造成生产事故；同时，传统的调速控制方式在载重变幅时，需要反复多次来回运动才能准确就位，更增加了塔机的冲击与震荡，带来更大的潜在危害。所以传统的调速控制方法不再满足现代工程建设的条件，很难获得较好的控制性能。
　　本文充分考虑上述因素，在塔机机械结构部分已经确定的情况下，从其工作后动力学特性和控制系统的设计角度去研究，设计塔机调速控制系统，通过对与动力学特性相结合的控制方法上的设计，去提高塔机工作机构的工作性能。
　　首先，通过对塔机小车变幅机构和起升机构的动力学分析，分别建立其动力学数学模型，找到相关影响塔机振动、冲击以及变幅难以定位的运动学参量与控制量之间的关系；然后再把动力学的数学模型转换成相应的传递函数，融入到整个变频调速控制系统中去，从而能够建立塔机变频调速闭环的控制系统。最后，应用Matlab软件中Simulink模块，分别设计增量式PID控制和BP神经网络PID控制的方法，通过系统仿真，进行了塔机调速控制性能的对比分析。
　　搭建变频调速起升和变幅系统的实验平台，进行了塔机变频调速控制实验。分析实验所需的各个模块，建立了以PC机为控制中心，通过232/485转换模块与变频器串行通信，发送数字控制量，再以PCI-8000系列数据采集卡和传感器作为反馈的闭环变频调速控制系统；同时，通过PC控制器设计变频控制算法，分别进行了常规PID和神经网络PID的控制实验，得出神经网络变频调速控制系统更有利于提高塔机工作性能。

目录

塔机工作机构调速控制方法的实验研究

EXPERIMENT ON THE SPEED CONTROL METHODS OF TOWER CRANES'S WORKING MECHANISM

摘 要

Abstract

目 录

第1 章 绪论

1.1 课题研究的目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题的主要研究内容

第2 章 塔机工作机构调速系统建模

2.1 塔机变幅机构动力学分析

2.2 塔机起升机构的动力学分析

2.3 塔机调速系统建模

2.4 本章小结

第3 章 塔机工作机构调速系统仿真分析

3.1 塔式起重机原系统仿真

3.2 塔式起重机工作机构PID 控制仿真

3.3 塔式起重机工作机构神经网络PID 控制

3.4 本章小结

第4 章 塔机工作机构的调速系统实验

4.1 塔机机构调速系统实验方案概述

4.2 调速系统硬件条件分析

4.3 调速系统软件结构分析

4.4 实验过程及实验结果分析

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢