小车吊重系统摆振动力学模型及仿真

认识和掌握吊重摆振的动力学特性,是研究起重机防摇控制方案的前提条件。为了准确分析吊重摆振的动力学规律和影响因素,采用理论分析和动态仿真的方式对吊重摆振特性进行了研究。文中根据起重机小车-吊重系统的三维动力学模型建立了吊重摆振的二自由度摆角动力学模型,通过线性简化从模型中找出了影响摆角大小的主要因素——吊重绳长和运行加(减)速度,并以此动力学模型进行了起重机在多种工况下的动态仿真。通过仿真分析得到了小车加速度和吊重绳长对吊重摆振角度、频率和摆角速度的影响规律。

基于小车位置的起重机吊重系统扩张状态观测器设计

为了获取起重机吊重系统状态变量的估计信息,全维重构系统状态空间,通过坐标变换,将起重机吊重系统转换为等效的标准积分串联型系统,以惟一测量的小车位置信息作为输入,针对起重机吊重积分串联型系统设计扩张状态观测器,并将起重机吊重系统复杂的建模动态、外部干扰等因素扩张成新的状态变量.将观测器状态变量通过坐标反变换获得起重机吊重系统的估计状态向量,实现系统状态空间的重构.仿真实验表明:各状态变量误差收敛时间不超过0.2s;当连续幂次函数的线性区间长度范围为(0,0.01]时,观测器能有效地重构系统状态空间;观测器对系统参数的变化具有良好的鲁棒性.

港口桥式起重机吊重系统姿态的稳定性控制

通过建立港口桥式起重机吊重系统的数学简化模型,提出基于位移和角度控制的模糊自适应PID智能控制方法,并在此基础上设计姿态稳定PLC控制系统,通过实验平台验证,该控制方法能够使得吊重系统迅速趋于稳定、响应速度较快,从而提高了起重机的工作效率和安全性。

起重机吊重系统鲁棒滑模观测器设计

为了实现起重机吊重系统状态变量的观测,设计起重机吊重系统鲁棒滑模状态观测器,利用便于测量的小车位置信息或小车位置与速度信息,通过合理选取滑模参数矩阵和观测器增益参数矩阵,使观测器动力学矩阵是Hurwitz矩阵,不仅可以使观测器渐近地估计出全部系统状态变量,而且观测器对系统的外界有界干扰具有较强的鲁棒性。仿真结果表明:当选择小车位置信息作为观测器的输入时,各状态变量的观测偏差在约1.5s时渐近地趋于零;当选择小车位置和速度信息作为观测器的输入时,各状态变量的观测偏差在约3.5s时渐近地趋于零;观测器不仅对系统模型中的非线性不确定项具有鲁棒性,而且对不同形式的小车驱动力具有良好的适应性。

集装箱门式起重机吊重系统偏摆控制研究

该文选取集装箱门式起重机作为研究对象,建立基于广义坐标下的拉格朗日建模法的集装箱门式起重机小车吊重系统的空间数学模型,继而建立集装箱门式起重机小车吊重系统的二维平面模型。在Matlab/Simulink软件中得到集装箱门式起重机的开环系统Simulink模型,分别对小车起停阶段和小车停止后的吊重摆动阶段的动力学模型进行仿真。考虑到小车吊重系统开环系统的不稳定性,根据状态反馈控制法合理配置集装箱门式起重机的偏摆控制系统,用仿真结果来检验偏摆控制的效果,验证控制系统的有效性和实用性。

起重机吊重系统状态变量在线软测量方法研究

针对工程实际中起重机吊重摆角和摆角角速度不易测量的问题,利用小车位置信息设计了状态观测器,小车吊重系统和观测器构成在线软测量系统。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调节送至观测器的输入端,将观测器的极点配置在负实轴的同一点上,实现对系统变量稳定、快速软测量。仿真试验表明,在线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,但极点过大时,会出现测量误差上冲或下冲现象;当极点确定时,软测量效果对绳长变化比吊重变化敏感。

起重机吊重系统状态观测器设计与仿真

针对工程实际中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并经过观测器的增益向量调节送至观测器的输入端,合理配置观测器的极点,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,观测器能在2s内实现在线观测,而且具有较强的鲁棒性;随着极点的增大,观测器对吊重和绳长的变化具有更宽的适应范围,但极点过大时,估计误差会出现上冲或下冲的现象;观测器对绳长的变化始终比对吊重的变化更敏感。

起重机吊重系统降维观测器设计与仿真

研究起重机吊重系统稳定性控制问题,由于吊重过程产生摆动,起重机吊重系统防摇控制技术中的摆角和摆角速度信息难以准确测量,影响吊重的安全性。为此提出设计了起重机吊重系统降维状态观测器,给出了状态观测器的结构和增益矩阵,实现对摆角和摆角速度的状态信息重构。观测器能够分别在3.5s和1s内估计出系统的摆角和角速度,而且有较强的鲁棒性,实现防摇控制。由于观测器增益参数对观测器极点变化具有不同程度的敏感性,极点越大,收敛速度越快,观测时间越短。但是极点过大也会导致误差出现急剧峰值,不利于防摇实现。仿真结果表明,合理选择极点和设计降维观测器结构能够很好实现状态信息的软测量控制问题。

小车吊重系统动力学模型与仿真

消除或控制吊重的摇摆对提高起重机的工作效率、减少装卸作业安全隐患具有重要意义,掌握吊重摆动的动力学特性是研究起重机防摇控制的前提条件。本文建立了小车-吊重系统的动力学模型,并以此模型进行了多种工况下的动态仿真。通过仿真分析得到了小车加速度和吊重绳长对吊重摆角和摆动频率的影响规律。

基于粒子群优化的起重机吊重系统LQR控制

通过一种新型欠驱动系统解耦算法对门式起重机吊重系统进行解耦,并通过粒子群优化LQR权值矩阵实现了最优控制.通过实验仿真,实现了吊重系统的精确定位控制和稳摆控制,使系统具有较强的抗内部扰动能力和比较重要的实际应用价值.

起重机吊重系统三绳机械减摇装置设计

船舶海上作业过程中存在起重机吊重摇摆问题,影响着操作的安全性。本文根据这一问题,设计了一种三绳机械减摇装置,其主要的目的是为了减小吊重摆幅,满足船舶作业的实际操作需求。本文主要是对起重机吊重系统三绳机械减摇装置设计进行了探讨,旨在进一步提升起重机吊重系统的减摇效果。

起重机小车吊重动力学系统状态空间重构

为获得桥门式起重机吊重摆角和摆角角速度等系统状态变量,计算得到状态观测器与小车吊重系统输出的差值,再经过观测器的增益向量调节送至观测器的反馈输入端.在系统参数确定时,观测器的极点位置是影响观测时间的主要参数.为了使观测器精确重构状态变量,将观测器的极点配置在复平面负实轴上,观测器极点分布与观测时间关系曲线的平缓变化区域.

起重机吊重系统状态空间重构的扩张状态观测器设计

通过坐标变换将起重机吊重系统转换成标准型，以唯一测量的小车位置信息为输入，设计扩张状态观测器，得到标准型系统状态变量的估计值；对估计值进行坐标反变换，重构起重机吊重系统状态空间，获取全部系统状态变量。观测器的设计不依赖于起重机吊重系统模型。通过实验合理选择观测器参数和原点附近具有线性段的连续幂次函数，实验结果表明：各状态变量的误差收敛时间不超过0．2S；当误差收敛时，经过观测器重构的小车位置小车速度、吊重摆角一摆角速度相轨迹，几乎与原系统相轨迹完全重合。

桥式起重机吊重二自由度摆角模型与仿真

为了实现桥式起重机小车的准确定位和尽快消除吊重摇摆,研究吊重摇摆的规律和影响因素.根据小车吊重系统三维动力学方程建立了吊重二自由度摆角的数学模型.动态仿真结果表明:小车运行加(减)速度对摆角的影响比绳长显著,加(减)速度增大1倍时,摆角和摆速分别约增大0.12 rad和0.164 rad/s;绳长增加2 m时,摆角和摆速无明显变化,吊重自由摆动周期约增加1.3 s.

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.

基于状态估计的起重机吊重摆角衰减方法

研究桥式起重机防摇控制问题,针对工程实际中起重机吊重摆角和摆角角速度不易直接测量的问题,采用小车位置信息,设计状态观测器,通过引入观测器输出与小车吊重系统输出的差值,并经过观测器的增益向量调节送至观测器的输入端,观测器的4个极点均配置在复平面的负实轴上。通过反馈观测器的状态变量估计信息形成闭环控制系统,使吊重摆角在规定时间内以指定误差衰减为零,达到吊重摆角防摇控制。仿真结果表明,观测器在2 s前精确估计吊重摆角及其角速度信息,吊重摆角在6 s内得到有效防摇控制,证明了系统设计合理和有效。

用PCC实现大型海洋作业吊重船的称重系统

PCC器件以其数据分析计算能力强、编程功能丰富、多任务执行等优点,在工业自动化领域 获得了广泛的应用。以PCC为核心部件来实现大型海洋作业吊重船称重系统的任务。

应用于起重机稳钩控制的自适应神经模糊推理系统

提出一种基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的控制方法应用于起重机的稳钩控制,该方法采用反向传播算法(BP)和最小二乘算法(LS)的混合算法对小车—吊重系统样本数据进行学习,调整各变量的隶属度函数,自动产生模糊规则。仿真结果表明,这种控制方法对小车—吊重系统的摇摆角度和小车位置的控制过程具有良好的动态性能和较强的鲁棒性能,说明了自适应神经模糊推理系统在起重机稳钩控制中的有效性。

船载起重机防摆装置及其动态特性的仿真与实验研究

针对船载起重机吊重系统的摆动问题,建立了船载起重机防摆装置的数学模型,采用Simulink-AMESim联合仿真方法,对防摆过程中的船载起重机吊重系统的动态特性进行了研究。首先,建立了防摆装置传递函数、吊重系统动力学的数学模型,分析了液压系统工况与吊重系统动力学响应之间的动态耦合关系,提出了防摆装置液压马达的控制策略;然后,采用MATLAB/Simulink和AMESim软件,对防摆装置的动态特性进行了联合仿真分析,研究了船舶运动激励条件下船载起重机的吊重摆动特性、防摆绳索张力输出特性和液压马达压力变化特性;最后,利用液压驱动防摆装置实验平台,进行了硬件实验,并对比分析了实验与仿真结果,对防摆装置数学模型的正确性以及联合仿真结果的有效性进行了验证。研究结果表明:利用液压驱动防摆装置可将起重机吊重摆动角度限制在3°以内,摆动幅度抑制效果达到77.6%,验证了该液压驱动防摆方案和液压马达控制策略的有效性,也验证了上述数学模型和仿真分析的正确性。该研究成果可以为液压驱动防摆装置的控制器设计提供依据,同时为液压驱动防摆装置的进一步实船应用提供理论和实验基础。