基于批次控制和模糊控制的桥式起重机防摇控制系统研究

摘要

随着近些年来工业自动化的快速发展，桥式起重机的应用范围越来越广泛。尤其是对于自动式桥式起重机，除了路径规划外，对在搬运过程中货物的摇摆现象也是影响其工作效率的重要因素之一，甚至会产生安全隐患。故在保证桥式起重机作业效率的前提下，防止负载的摆动对于桥式起重机有着很大的意义。对于集装箱式桥式起重机，可以采样倒八字绳系等机械防摇方法，但对于单绳式桥式起重机，目前在这一方面尚没有较理想的解决方案。
　　本文以此为背景，首先建立了桥式起重机的动力学模型，由于大、小车的运动形式一致且互相独立，故仅对小车的运行进行研究，分析其动力性特点及产生摆动的原因，并由此给出了理想的无摆动运行的最优控制策略。由于在现有的桥式起重机控制系统中，已经含有大、小车的位置反馈和起升高度的反馈，而没有负载摆角反馈，故依照以上提出的策略，设计了开环的桥式起重机防摇控制策略，并分别在Matlab软件的Simulink中和大连重工集团的轧钢卷桥式起重机上进行了仿真和实验。
　　考虑到系统模型的误差以及其他因素，若按照开环控制方法，无法精确按照预期执行，仍会有一定误差。由此在桥式起重机负载的摆角已知的前提下，设计了基于批次控制和模糊控制的闭环桥式起重机防摇控制器，并在Simulink中进行了仿真实验，验证了该控制器具有一定的适应性，防摇效果基本符合要求。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 论文的研究背景及其研究意义

1．1．1 起重机概述

1．1．2 起重机防摇控制的意义

1．2 桥式起重机防摇控制技术及现状

1．2．1 桥式起重机防摇控制技术概述

1．2．2 桥式起重机防摇控制现状及分析

1．2．3 桥式起重机防摇技术发展趋势

1．3 本文的主要研究内容

2．桥式起重机防摇控制分析

2．1 桥式起重机系统动力学模型

2．1．1 桥式起重机系统分析

2．1．2 针对桥式起重机模型的假设

2．1．3 模型建立方法

2．2 桥式起重机系统模型分析

2．3 桥式起重机系统Simulink仿真模型

2．4 桥式起重机负载摆动分析

2．5 桥式起重机防摇控制过程分析

2．6 最优策略规划

2．7 本章小结

3．桥式起重机开环防摇控制仿真及实验

3．1 桥式起重机控制系统

3．2 开环防摇策略

3．3 开环仿真

3．4 开环控制实验及分析

3．5 本章小结

4．基于批次控制和模糊控制的闭环控制方法

4．1 最优策略实现方法

4．2 控制方法

4．2．1 批次控制方法

4．2．2 模糊控制方法

4．3 基于批次控制和模糊控制的桥式起重机防摇控制方法

4．4 Simulink软件仿真验证

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢