起重机自动纠偏系统控制

摘要

起重机是现代化大生产中许多工矿企业生产线上必不可少的生产设备。但大部分桥式起重机都有不同程度的大车跑偏或啃轨现象。啃轨是指起重机的大车或小车在运行过程中因车轮跑偏而使轮缘与轨道的侧面接触，在运行过程中产生摩擦，加速轮缘的磨损，导致轮缘磨薄超标甚至整个车轮报废，使车轮过早损坏的现象。这极大的威胁着起重机的安全运行，同时也会增加运行维护费用。因此，探究啃轨现象发生的原因并加以预防和消除具有十分重要的意义。 本文研究发现起重机啃轨一般是由于车架或轨道误差，造成起重机车轮不能沿着轨道的中心行走，逐渐走偏而发生啃轨。在实际治理啃轨现象的工作中，一般是以提高车架和车轮的安装精度，校正和消除起重机和轨道的缺陷为主要方法。长期以来人们为解决啃轨问题做了很多努力和尝试，但效果不是很理想。 本课题提出治理啃轨的新方案是纠正车架相对于轨道的偏斜，力图保证车轮沿着轨道中心线行走。提出起重机运行过程中采用变频纠偏系统。变频纠偏是解决起重机啃轨的可能突破口。变频纠偏将传统的被动纠偏变为主动纠偏，可以说是起重机纠偏方法一次全新尝试。 在控制系统上，笔者选择工业控制中常用的PID控制器。在PID控制器的三个参数整定中，笔者自创了逐步黄金分割法。这种方法不需要精确数学模型，不需要传递函数，不需要专家经验，方法简单，计算量不大，同时不失结果的准确性。 该控制系统的特点在于：纠偏理论新颖、设备简单、价格低廉、运行可靠、操作简单。本系统中所使用的89C52芯片，可以烧写1000次左右，也为以后的软件升级提供了保证。这种弱电和强电的有效结合，在工业控制方面是一次有益探索和成功尝试。

目录

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第一章绪论

1.1本课题研究目的及意义

1.1.1啃轨造成的不良后果:

1.1.2啃轨现象的判断

1.2起重机啃轨原因

1.2.1设备加工制造误差引起的啃轨

1.2.2设备安装、调试引起的啃轨

1.2.3车轨驱动不同引起的啃轨

1.2.4轨道原因引起的啃轨

1.2.5桥架水平刚性不够引起的啃轨

1.2.6不合理操作引起的啃轨

1.3啃轨的解决方法

第二章国内外关于啃轨问题的研究进展

第三章变频纠偏系统

3.1变频纠偏原理

3.2技术关键

第四章控制系统硬件设计

4.1硬件电路结构

4.2采样电路

4.2.1旋转纺码器的工作原理

4.2.2信号采集电路

4.3信号处理电路

4.3.1方向信号的获得

4.3.2信频电路

4.4输出电路

4.4.1D/A芯片(TLC5618)介绍

4.4.2变频器(TD1000-4T0015G)介绍

4.5程序存储器扩展

4.6串口通信

4.7键盘

第五章控制系统软件设计

5.1采样周期的选择

5.2PID控制器

5.2.1PID控制概述

5.2.2PID控制器原理

5.2.3增量式PID算法

5.3PID参数整定

5.3.1试凑法整定参数范围

5.3.2目标函数的选取

5.3.3黄金分割法

5.3.4系统主要程序

第六章实验结果

第七章总结和展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文