回转式起重机吊摆系统的建模与仿真分析

针对回转式起重机作业中吊重摆动所带来的精准定位难、工作效率及安全性较低的问题,文中根据分析力学相关原理构建了回转式起重机吊重摆动系统的数学模型,并借助Matlab对该起重机三大运动情况下吊摆模型的运动特征进行了仿真分析。不仅提供了起重机吊摆系统的建模方法,且表明了回转式起重机吊重的摆动特征,有利于对回转式起重机吊重摆动的消摆控制的进一步研究。

多个悬吊摆体系对电视塔风振控制研究

本文研究多个悬吊质量摆体系对钢结构电视台风振控制设计方法,引入MTMD理论设计安装在电视塔天线段的多个悬吊质量摆,通过对上海青浦电视塔风振设计表明,这种控制体系简单、实用、效果好.

工程结构利用悬吊摆的振动控制

本文着重研究利用悬吊摆作为被动控制装置减小结构地震反应的方法。首选给出具有ｎ个质量摆的单层结构的运动方程，探讨了最佳减震效果的参数范围；然后将该种控制方法应用于微波通讯塔系统，导出了适用于不同减震方案的统一运动方程；最后通过数值计算指出了较有效的减震方案。研究表明，本文提出的方法对于减小结构地震反应是简单、实用和有效的。

基于输入整形的回转式起重机吊摆系统防摆控制器的设计与分析

针对回转式起重机吊摆系统的摆动特征,设计了适合吊摆系统的ZVD输入整形防摆控制器,并在MATLAB/Simulink环境中对基于输入整形防摆控制器的吊摆系统模型进行了回转及俯仰运动的仿真分析。通过整形前和整形后系统在相应运动情况下吊重摆动幅度的对比,验证了输入整形防摆控制器在抑制海上集成转载平台起重机吊重摆动方面的有效性。

高耸烟囱的吊摆减震技术

本文提出了一种高耸烟囱的吊摆减震技术,给出了带吊摆减震装置的烟囱抗震计算模型,讨论了吊摆的主要技术参数。

基于非线性能量阱的悬吊摆对输电塔振动控制的研究

针对输电塔结构在地震作用下动力响应过大的问题,提出一种基于非线性能量阱的悬吊摆以降低输电塔的动力响应。首先利用拉格朗日方程推导了这种悬吊摆的运动方程,再以一单自由度结构为例,建立了摆式非线性能量阱-结构的动力方程,计算了摆式非线性能量阱在正弦激励下的减振效果,并对正弦激励周期、悬吊摆周期、立方刚度、质量比等参数对减振效果的影响进行了分析。最后选取一柔性输电塔为例,研究了不同地震作用下摆式非线性能量阱的减振效果,并与传统的悬吊质量摆和线性弹簧摆进行对比。结果表明,在地震作用下,摆式非线性能量阱对输电塔动力响应的峰值和均值都有较好的减振效果。

悬吊多质量摆体系力学机理及减振性能试验研究

传统悬吊质量摆有悬吊单摆、串联式悬吊多摆和并联式悬吊多摆,这几种类型摆构造简单、机理明确,但调谐频带较窄,应用在低频率超高层结构下摆长过长、高频率高层结构下摆长过短,限制其在实际工程中的应用。为此,提出装有弹簧的串、并联式悬吊多摆结构,建立装有串、并联式悬吊多摆的结构体系动力学方程。为研究这两类悬吊摆的减振性能,通过数值模拟对比分析传统悬吊质量摆与装有弹簧的串、并联悬吊摆对受控结构的减振效果,并对受控结构与非受控结构进行一系列振动台试验,验证悬吊单摆、悬吊串、并联式无弹簧双摆、悬吊串、并联式弹簧双摆在传统地震动下以及四类场地地震动作用下对被控结构减振控制的有效性。数值模拟与振动台试验结果均表明,装有弹簧的串联式悬吊多摆减振效果最优,其具有增大调谐频带、实现多阶振型控制、灵活调节摆长的优点,适用于工程实际中。

基于模糊滑模的港口桥式起重机吊重防摆控制

模糊滑模控制方法能够自适应地调整滑模面的参数,更好地适应不同工况下的防摆需求。为此,研究基于模糊滑模的港口桥式起重机吊重防摆控制方法,提高桥式起重机的工作稳定性和安全性。通过分析港口桥式起重机动力学模型,发现小车位置与吊重摆角是影响起重机工作稳定性的主要因素;依据小车位置与吊重摆角,定义起重机吊重防摆控制滑模面,结合模糊控制算法,设计模糊滑模控制器,得到起重机吊重防摆控制力矩,消除控制力矩的抖振问题,完成起重机吊重防摆控制。实验证明,该方法可有效实现港口桥式起重机吊重防摆控制,且无抖振问题;在不同小车运行速度时,应用该方法后,均可有效降低吊重摆角,具备较优的起重机吊重防摆控制效果。

不同参数对塔机吊重摆角和塔身结构振动的影响

针对塔机结构振动特性的研究虽然已取得了丰硕的成果,但是很多文献把塔机结构当作刚性结构来研究,或者未考虑塔机的加速度对吊重摆角的影响,针对塔机在提升与回转耦合运动下结构振动和空间摆角特性研究的文献则更少。针对塔式起重机的非线性运动易引起结构振动的问题,为了探究其运动规律,在塔式起重机提升与回转耦合运动下,对塔机结构的振动特性进行了理论推导和仿真研究。首先,采用运行特性、物理关系和梁挠度理论,提出了一种塔式起重机位移模型(从加速到恒速再到减速);然后,根据拉格朗日和空气阻力理论,推导了塔式起重机的动力学模型;最后,根据实际塔式起重机的结构和运动特点,设计了实验塔机,利用实验塔机搭建了测试平台,通过吊重的空间摆角实验过程验证了耦合运动模型的有效性,研究了不同的提升加速度、回转加速度和初始摆动角度对非线性耦合运动下吊重的空间摆角和塔身振动的影响。研究结果表明:回转加速度对塔身结构振动和空间摆角有显著影响;提升加速度对塔身结构振动和空间摆角的影响很小;当提升加速度为0.01 m/s^(2)时,摆角θ有最小值;当任意初始角度不小于0.2 rad时,初始角度对塔身结构和摆角振动影响较大。

运架梁起重船吊重摆动分析

以运架梁起重船为对象,对其作业过程中吊重的非线性动力学响应进行研究。基于吊摆系统的几何约束,构建了多点吊摆系统的双摆模型,运用带乘子的拉格朗日方程建立了吊摆系统的非线性动力学模型,对规则波条件下3000吨大型起重船吊重的动力学响应进行了仿真分析。比较了线性及非线性方程下吊重的运动规律以及船舶纵摇角对双摆系统摆角的影响,讨论了变绳长的方法对吊物系统的摆幅进行控制的理论模型。同时,对提出的理论模型仿真结果与Adams刚体动力学模型结果进行了比较分析。

摩天轮吊厢防摆阻尼装置的改进设计与试验分析

摩天轮设备在遇见台风的时候,会发生较大的水平旋转,为了保障摩天轮设备安全稳定的运行以及乘客的生命安全,我们要在原有的基础上对摩天轮设备的吊厢防摆阻尼装置进行调整优化,在防摆阻尼装置的尼龙套座打孔并安装螺钉,达到调节的效果。我们要对摩天轮设备的吊厢防摆阻尼装置不断地进行调整优化,让阻尼抗力可以得到大幅度的提升,解决摩天轮设备的运行时出现的各种问题,我们还可以根据力矩平衡原理,对新型的摩天轮设备的吊厢防摆阻尼装置的阻抗力试验,最后检测的效果达到出乎意料的结果,此项装置适合在海边和山区的环境下使用,以此来保障摩天轮运行时的平稳安全。

高层建筑利用悬吊质量摆的减震研究

本文研究了高层建筑利用悬吊质量摆的减震作用,首次提出了利用摆减小高层建筑多个振型反应的方法。文中给出了具有不同悬吊方式的摆一高层建筑结构体系的力学模型及振动方程利用数值分析方法探讨了摆的不同悬吊方式及摆与结构的质量比等因素对结构地震反应的影响,给出了对于实际工程应用具有参考意义的结果。

回转起重机吊重摆振的动力学模型与控制

为研究回转起重机回转作业中吊重的摆振特性 ,寻求抑制吊重摆振的控制方法 ,将回转起重机工作装置等效为开链机械手的形式 ,采用机器人动力学方法建立吊重摆振的动力学模型 ,提出了基于最优调节器理论的控制方案用以抑制回转作业中的吊重摆振。该方案通过 1个切换开关将 2个最优调节器结合起来分别控制吊重在回转运动中的切向摆振和到达目标位置后的摆振。研究结果表明 ,该控制方案可以实现吊重在回转运动中摆振最小 ,在到达目标位置后迅速静止的控制目的 ,具有良好的摆振抑制效果。

非线性悬吊质量摆减震控制的等效线性化方法研究

在柔性结构利用悬吊质量摆的减震控制中,按小摆角线性化来分析存在一定的局限性。针对此问题,建立了考虑悬吊质量摆大摆角振动的非线性运动方程。利用等效线性化的方法,将非线性方程转化为线性方程,基于虚拟激励法,提出了等效线性方程的求解方法。以某柔性输电塔结构为例,在不同幅值的平稳随机激励下,分别求解线性方程、非线性方程以及简化后的非线性方程,得到结构体系的响应。结果表明,在大摆角情况下,如果忽略非线性影响,将会产生较大的计算误差;采用本文提出的等效线性方程求解方法,可以保证求解结果与非线性方程的计算结果一致。

基于状态估计的起重机吊重摆角信息获取方法

针对工程实际应用中桥式起重机或门式起重机吊重摆角和摆角角速度不易直接测量的问题,利用小车位置信息设计了状态观测器,对吊重摆角和摆角角速度信息进行估计.通过引入观测器输出与小车吊重系统输出之间的差值,该差值经过观测器的增益向量调节送至观测器的输入端,将观测器的极点配置在负实轴上,实现观测器对摆角和摆角角速度稳定、快速估计.仿真研究表明:基于状态估计的吊重摆角信息获取方法可行,观测器具有较强的鲁棒性;随极点增大,观测器对吊重和绳长变化具有更宽的适应范围,但极点过大时,会出现估计误差上冲或下冲现象;当极点确定时,观测器对绳长变化比吊重变化敏感.

基于神经网络观测器的起重机吊重摆角速度软测量研究

为了解决起重机吊重系统吊重摆角速度不易直接测量的问题,利用神经网络能对任意函数逼近的原理,采用RBF神经网络针对吊重摆角子系统,以吊重摆角为可测输入量,在基本状态观测器的基础上设计了神经网络状态观测器,通过合理设计神经网络参数,实现对吊重摆角速度现场软测量.与基本观测器的观测结果进行了对比仿真,结果表明:神经网络观测器的观测时间不到1 s;当系统存在建模误差和参数摄动时,神经网络观测器能较好地适应小车驱动力输入形式;在达到观测时间之前,基本观测器存在明显的高频振荡现象,且振荡的幅值随外界干扰幅值的增大而增大,神经网络观测器具有较平稳的观测过程.

桥门式起重机吊重摆角软测量及仿真研究

为了解决工程中起重机吊重摆角和摆角角速度不易测量的问题,通过利用小车位置信息设计状态观测器,小车吊重系统和观测器构成软测量系统。通过引入观测器输出与小车吊重系统输出之间的差值并经过观测器的增益向量负反馈至观测器的输入端,将观测器的极点配置在负实轴上,实现系统对摆角和摆角角速度稳定、快速软测量。仿真研究表明:软测量系统具有较强的鲁棒性;随极点增大,软测量系统对吊重和绳长变化具有更宽的适应范围;当极点确定时,软测量效果对绳长变化比吊重变化敏感。

悬吊双摆动力特性分析及其在结构减振控制中的应用

悬吊质量摆具有机理明确、构造简单和减震效果良好等优点,但传统悬吊单摆受限于摆长难以实现和多阶调谐能力不足等问题,不具备工程可行性。针对上述问题,提出具有多个调谐质量和弹簧的悬吊多摆结构,通过附加弹簧和多个质点更加灵活地调控悬吊摆周期,同时实现多阶振型的调谐减振控制。建立悬吊双摆自身的动力方程并进行动力特性分析,获得频率解析解,从而阐释其减振机制。在此基础上建立具有悬吊双摆的结构整体动力学方程。选取均匀结构和刚度递减结构作为被控结构进行单摆和双摆的减震控制效果研究。结果表明悬吊双摆的减震效果明显优于悬吊单摆,且实现了多阶调谐控制,具有更强的稳健性和实用性,适合应用于多高层建筑结构。

带悬吊质量摆减振系统的建筑结构随机风振响应的解析解法

通过建立悬吊质量摆减振体系的一般运动方程,将主体结构按第一振型展开,并针对所得方程为非经典阻尼运动方程,用复模态理论解耦,利用随机振动理论获得结构风振响应的解析式,并将建立结构分解为系列等效单自由度体系方法,继而利用等效单自由度体系的随机风振响应的解析解,获得了带悬吊质量摆的建筑结构基于Dav-enport谱随机风振响应和等效风荷载取值的解析解.

全地面起重机塔臂工况吊重摆振特性研究

为了提高全地面起重机塔臂工况吊装定位精度及作业效率,有必要对回转运动中吊重摆振特性进行研究.基于机器人动力学理论,将全地面起重机等效成串联开链机器人系统,运用牛顿-欧拉正向递推公式,建立吊重摆振动力学方程,对吊重摆振特性进行计算机仿真.研究结果表明回转过程产生的惯性力和离心力导致吊重在空间产生复杂的振动,启动加速时间、吊重绳长及工作幅度对吊重偏摆角大小有重要影响.所得结论可为全地面起重机结构设计提供参考.