门座式起重机运动学建模与防摇控制算法研究

摘要

门座式起重机（以下简称“门机”）是港口码头用于装配和卸载的重要大型机械，为了提高门机的工作效率需要实现在高速旋转运动下吊重的快速防摇。由于门机的结构复杂，直接在门机上实现防摇控制的研究具有难度。本文首先通过建模分析门机系统，然后设计防摇控制算法进行仿真分析，最后通过实验验证算法，实现自动化防摇控制。
　　本文通过分析门机吊重偏角产生的原因，设计了防摇控制系统，有效控制了门机在旋转运动下吊重切向偏角。首先分析门机的主要运动机构系统，基于拉格朗日方程建立运动学方程并设计Simulink仿真模型，结合SolidWorks和Adams软件建立了虚拟样机模型，对比两个模型在相同旋转角速度下吊重偏角变化情况，验证了 Simulink模型的准确性。然后针对在工作周期停止和工作周期内时两个阶段吊重偏角的情况，分别提出了追钩控制算法和模糊控制算法。追钩控制将吊重偏角的大小和方向反馈给旋转机构调整角速度，实现防摇控制；模糊控制包括模糊位置控制器和模糊偏角控制器，实现对旋转运动的目标位置和吊重偏角的控制，建立相应控制的 Simulink仿真模型。最后，设计了倾角测量系统，并通过实验验证防摇控制算法。
　　经过研究表明，结合追钩控制和模糊控制的算法实现了吊重防摇控制，提高了门机的工作效率。

目录

声明

字母注释表

第一章 绪 论

1.1 课题来源和研究意义

1.2 门座式起重机防摇控制研究现状

1.3 课题的提出及研究内容

第二章 门座式起重机模型

2.1 引言

2.2 门座式起重机运动学模型

2.3 基于Adams的虚拟样机

2.4 模型分析对比

2.5 本章小结

第三章 基于模糊控制的门座式起重机防摇算法

3.1 引言

3.2 门机系统防摇控制

3.3 追钩控制

3.4 模糊控制

3.5 防摇控制总系统

3.6 仿真结果分析

3.7 本章小结

第四章 门座式起重机防摇算法验证

4.1 引言

4.2 倾角测量系统

4.3 门座式起重机防摇控制算法实验结果分析

4.4 本章小结

第五章 总结和展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢