履带式起重机双卷扬同步控制系统研究

摘要

随着我国对基础设施建设的投入不断加大，履带式起重机在大型工程施工吊装中扮演着越来越重要的角色。为了满足现在施工的需求，大吨位的履带式起重机已经普遍采用双卷扬或多卷扬单钩吊装的方式，同时为了确保履带式起重机在吊装过程中的稳定性和安全性，对卷扬液压系统的同步性能要求也越来越高。本文将以某公司生产的500吨履带式起重机的双卷扬同步控制系统为主要研究对象，针对液压系统的非线性、时变特性特点，分别采用常规PID控制、模糊PID控制以及单神经元PID控制方法来对比分析三种不同控制方法的控制效果。论文研究的主要内容如下:
　　(1)分析总结国内外大吨位履带式起重机的发展现状以及未来发展趋势，然后对国内外双卷扬起升液压同步技术的发展以及研究现况进行了综述，确定以闭式液压系统为研究对象并对主要液压元件进行了选择。
　　(2)结合流体力学等知识对系统各组成环节的数学模型进行推导，最终建立了整个同步控制系统的分析模型，并借助MATLAB、AMESim搭建了仿真平台。
　　(3)针对液压系统的非线性与时变特性，分别设计了常规PID控制器、模糊PID控制器以及单神经元PID控制器。
　　(4)运用AMESim计算机软件与MATLAB/Simulink计算机软件进行联合仿真，通过仿真实验结果对比分析可得到，在双卷扬同步控制系统中单神经元PID控制方法的控制精度及收敛速度优于常规PID控制和模糊PID控制，证明了单神经元PID控制在履带式起重机双卷扬同步控制系统中有很好的应用前景。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 履带式起重机双卷扬同步控制系统研究现状

1．2．1 国内外履带式起重机发展现状

1．2．2 国内外履带式起重机发展趋势

1．2．3 国内外履带式起重机双卷扬同步控制系统研究现状

1．3 论文的研究内容与论文结构

1．3．1 论文的研究内容

1．3．2 论文的整体结构

1．3．3 论文的技术路线

1．4 本章小结

2 履带式起重机双卷扬同步控制系统硬件设计

2．1 卷扬液压系统概述

2．1．1 开式卷扬液压系统

2．1．2 闭式卷扬液压系统

2．2 双卷扬同步控制系统组成

2．2．1 控制系统及工作原理

2．2．2 执行机构

2．3 双卷扬液压系统设计

2．3．1 双卷扬液压系统原理

2．3．2 主要液压元件选择

2．4 本章小结

3 履带式起重机双卷扬液压系统模型建立

3．1 系统仿真建模方法

3．1．1 微分方程法建模

3．1．2 传递函数法建模

3．1．3 功率键合图法建模

3．1．4 状态空间法建模

3．1．5 计算机辅助建模

3．2 双卷扬同步控制系统数学模型

3．2．1 液压泵数学模型

3．2．2 液压马达数学模型

3．2．3 液压马达轴上力矩的数学模型

3．2．4 系统数学模型

3．3 双卷扬同步控制系统AMESim模型建立

3．3．1 AMESim软件介绍

3．3．2 液压泵AMESim模型

3．3．3 液压马达AMESim模型

3．3．4 卷扬执行机构AMESim模型

3．4 履带式起重机双卷扬同步控制系模型建立

3．4．1 MATLAB／Simulink模型建立与稳定性分析

3．4．2 AMESim模型建立

3．5 本章小结

4 履带式起重机双卷扬同步控制算法研究

4．1 同步控制算法分析

4．1．1 常规PID控制

4．1．2 模糊PID控制

4．1．3 单神经元PID控制

4．2 AMESim与MATLAB／Simulink联合仿真

4．2．1 联合仿真介绍

4．2．2 联合仿真实现

4．3 仿真结果分析

4．3．1 常规PID控制系统仿真结果

4．3．2 模糊PID控制系统仿真结果

4．3．3 单神经元PID控制系统仿真结果

4．4 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的主要学术成果

致谢