塔式起重机重物摆动控制研究

摘要

塔式起重机作为典型建筑设备，在生产活动中作用显著，因此提高塔式起重机的运行效率，确保运行的安全可靠，对节约运输时间，降低运输成本和安全来说是十分必要的。传统的塔式起重机重物摆动控制主要采用人工干预，主要取决于操作工人的技术水平，显然，这种控制方法有很大局限性，对于建设高速发展的今天是不适应的，因此对塔式起重机的重物摆动控制研究具有重要的现实意义，也是国内外相关专业研究的热门课题之一。 本文针对塔式起重机重物摆动控制中存在的问题，进行了较深入地研究： 本文针对原有控制方法中存在的问题进行了分析，提出利用摆角θ作为控制量，利用摆角θ作为控制量的优点在于各种影响最终反映在重物摆角θ的变化，也就是说利用摆角进行摆动控制考虑了各种影响因素，摆脱了单纯利用数学模型进行摆动控制的弊端，从而使摆动控制是在反映塔式起重机的实际工作状态下进行的。 本文针对摆动塔式起重机重物摆动原因进行了分析，对重物摆动规律进行了研究，提出利用速度模式结合摆角反馈进行摆动控制，在控制过程中采用两拍消摆来抵消启制动过程的惯性力，从而实现制动后重物不摆动。 塔式起重机重物摆动控制中关键是控制量的反馈实现，为此本文设计了摆角反馈仪实现摆角测量。采用摆角反馈仪实现摆动控制量的确定，本身也综合了各种影响因素，从而使控制过程更准确，相应使控制效果达了较佳状态。 最后建立塔式起重机重物摆动系统的仿真模型，并利用实际参数对控制进行仿真试验，仿真实验结果表明该控制系统控制精度可达95％，也证明了控制策略的可行性。 本文控制方法利用时间最优化原理，采用速度模式与摆角反馈相结合实现摆动控制，利用PLC &变频器实现过程控制，从而在定位的同时，使摆角可以得到快速衰减，控制简单、效果明显。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的来源与研究现状

1.1.1课题来源

1.1.2依据和背景

1.2国内外研究状态

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内发展现状

1.2.3综合国内外研究情况，分析其优劣以及研究的必要性和合理性

1.3主要研究内容、研究方案及可行性分析

1.3.1本论文的主要研究内容

1.3.2理论研究方案

1.3.3理论方案的可行性分析

1.4摆动控制研究关键技术及课题研究意义

1.4.1摆动研究的关键技术

1.4.2课题的理论意义和实际应用价值

第2章重物摆动规律研究

2.1塔式起重机重物摆动数学模型

2.1.1塔式起重机重物摆动线性化数学模型建立

2.1.2摆动数学模型线性化的可行性分析

2.2塔式起重机重物摆动规律研究

2.2.1塔式起重机重物摆动方程定量研究

2.2.2塔式起重机重物两拍摆动控制策略

2.2.3两拍消摆控制原理

2.3重物摆动两拍控制策略相关问题

2.3.1两拍摆动控制关键控制量选择及优点

2.3.2采用两拍控制的依据

2.3.3动力传动系统对两拍摆动控制的影响

第3章重物摆动控制方案的实现

3.1摆动来源及对关键控制量影响分析

3.1.1风载对控制量的影响

3.1.2起升运动对控制量的影响

3.1.3空气阻力对摆动控制量的影响

3.1.4惯性力对摆动控制量的影响

3.2重物摆动控制方案的制定

3.2.1摆动控制方案的选择

3.2.2采用速度模式结合摆角反馈进行摆动控制的优点

3.2.3控制方案中控制量的实现方法

3.3重物摆动控制的实现

3.3.1偏摆提升造成的重物摆动的消除

3.3.2制动后重物摆动的消除

第4章摆动控制系统的整体设计

4.1控制系统的设计

4.1.1电机性能分析及选用依据

4.1.2PLC选用及依据

4.1.3变频器选用及依据

4.2闭环控制系统的实现

4.2.1控制系统及主电路设计

4.2.2系统的抗干扰措施

4.2.3各机构的安全保护及检测

第5章摆动控制方案的正确性验证

5.1采用动力学仿真的方法实现对控制方案的检验

5.1.1采用ADAMS动力学仿真

5.1.2摆动控制仿真模型的建立

5.1.3摆动控制仿真结果分析

5.2系统软硬件要求

5.2.1硬件

5.2.2软件

第6章结论与展望

6.1全文结论

6.2问题与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表情况