TC5613A塔机回转变频调速系统控制技术研究

摘要

塔式起重机简称塔机，它是现代建筑施工中重要的一种起重机械。它具有如下工作特点：断续工作、频繁启、制动；在作业过程中存在明显的振动和冲击；起升高度和回转幅度均较大等。随着工程建设发展的需要，对塔机的回转平稳性、工作效率和安全性能等有了更高的要求。而采用传统的控制策略在工程作业过程中获得理想性能指标有一定困难。
　　本课题基于某大型国有企业《中小吨位塔式起重机变幅与回转变频控制技术研究》项目子课题。为满足实际生产对塔式起重机工作机构的性能要求，针对塔机出现的回转稳定性问题，本文对TC5613A型塔式起重机回转变频调速系统控制技术进行如下研究：
　　（1）运用异步电机矢量控制的关系式建立 TC5613A回转驱动模型，并采用基于MRAS的速度辨识模块，对塔机回转驱动进行基于无速度传感器矢量控制系统的仿真，并对其仿真结果进行了分析。
　　（2）针对基于MRAS的无速度传感器矢量控制系统仿真结果中出现的超调量大，响应时间较慢，动静态性能较差等问题，在速度辨识模块和转速调节模块中引入模糊PID控制，建立基于MRFAS的无速度传感器矢量控制系统仿真模型，对比分析以上两种控制系统得到的仿真结果可知，模糊PID控制方法具有超调量小、动态响应较快及稳态误差小等优点，是一种有效提高塔式起重机回转机构变频调速性能的方式。
　　（3）用建立的仿真模型参数及结果作为依据，进行了TC5613A塔机回转变频调速系统控制的实验研究。首先将基于MRAS和MRFAS速度辨识模块的无速度传感器矢量控制方案应用于塔机回转机构驱动系统中，从实际效果中对比验证了仿真结果的可靠性。通过对塔机回转机构反复实验及对对比机型的测试研究后，开发出适合塔机柔性臂架回转的加减速控制曲线，即基于变频器的大惯量柔性臂架回转控制技术，以及针对原回转控制系统的控制和处理的效率并不是很高的问题，采用改进后的回转控制系统，即基于变频器的回转电涡流控制技术。最后对 TC5613A型塔机进行回转机构的总体性实验，采用塔机柔性臂架回转控制技术，对比基于MRAS和MRFAS两种无速度传感器矢量控制方案，得出采用模糊PID控制能很好的改善变频调速控制系统性能的结论。
　　本论文主要针对塔机回转过程中出现的稳定性问题，首先建立塔机回转控制模型，对其进行仿真分析，然后通过引入模糊控制，对比分析两者控制效果得出基于 MRFAS无速度传感器矢量控制系统的动态性能良好，最后在 TC5613A塔机回转过程中得到验证。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容及组织结构

第2章 TC5613A塔机回转变频调速控制技术

2.1 TC5613A塔式起重机简介

2.2变频调速相关技术

2.3 空间矢量脉冲宽度调制技术

2.4 基于转子磁链定向矢量控制相关技术

2.5 本章小结

第3章 TC5613A型塔机回转变频调速的控制算法与仿真

3.1 TC5613A塔机回转变频调速控制算法

3.2 TC5613A塔机回转驱动变频调速控制框图的设计

3.3 基于无速度传感器的TC5613A塔机回转控制模型仿真

3.4 本章小结

第4章 TC5613A塔机回转机构变频调速实验设计

4.1 TC5613A塔机及实验硬件设备的介绍

4.2 变频器基本参数设计

4.3 TC5613A塔机柔性臂架回转控制技术

4.4 本章小结

第5章 TC5613A塔机回转变频调速实验及结果分析

5.1 实验目的

5.2 实验方法

5.3 实验过程

5.4 实验结果及分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录（攻读硕士学位期间主要研究成果）