考虑钢丝绳抖振情况下的塔式吊车消摆控制方法

塔式吊车系统负载摆角的抑制对于其安全运行至关重要,现有的消摆控制方法在抑制摆角方面取得了不错的效果,但这些控制方法均未考虑钢丝绳连同负载发生抖振的情况,存在安全隐患。针对此问题,提出一种考虑钢丝绳抖振情况下的塔式吊车系统摆角抑制方法。具体而言,首先建立塔式吊车水平运动时的非线性抖振机理模型,计算出系统发生抖振后传导到电机主轴上的非线性抖振力矩,并将该抖振力矩等值反向作为补偿力矩。其次,利用陷波器滤除补偿力矩外的其他干扰,再将补偿力矩与一种滑模消摆控制律计算出的控制力矩相叠加,控制驱动电机力矩输出。最后,仿真和实验结果表明提出的消摆方法对于摆角的抑制具有更好的控制效果。

一种海上救援机器人绳索消摆控制研究

文章介绍一种用于解决海上救援机器人救援过程中索具摆动过大问题的绳索消摆系统。绳索消摆系统设计目标是将绳索摆动的面外角控制在2°以内,来有效解决海上救援过程中,由于绳索摆幅过大造成的绳索断裂、伤员掉落等问题,并在一定程度上提高救援作业的效率。文章采用拉格朗日方程成功建立绳索海上救援机器人摆动的动力学方程,设计了延迟反馈控制器,对绳索在船舶甲板静止、横摇、纵摇、垂荡等情况下进行了消摆控制研究。研究结果表明:在船舶甲板静止时,延迟反馈控制器对绳索的消摆作用非常显著;在海浪作用下,例如在模拟横摇、纵摇和垂荡时,延迟反馈控制器同样能够有效抑制绳索的摆动。

基于逆系统方法的内模控制在吊车消摆运动中的应用

针对非线性、欠驱动的桥式吊车水平运动系统,先运用非线性逆系统方法将其转化为伪线性系统,然后按照线性系统理论设计内模控制器来控制吊车的水平定位.同时设计了一个角度反馈控制器来确保摆角迅速衰减.最后和常规PID、模糊控制做了比较.实验结果表明,本方案能保证定位无静差、摆角迅速衰减,同时具有良好的抗干扰能力和较强的鲁棒性,控制效果优于PID和模糊控制.*

提升起重机的时滞滤波消摆控制

将一种新的能抑制系统残留振荡的时滞滤波器技术应用到起重机的消摆控制中 ,有效地消除了载荷的摆动 .时滞滤波器在系统中作为一前馈型控制器 ,不需要测量载荷的摆角 ,仅通过对任意形式的控制信号进行整形来消除残留振荡 ,应用简单 .仿真结果表明 ,时滞滤波器能够有效地消除载荷摆动 。

只利用旋臂旋转运动的起重机消摆控制

针对在起重机系统中由旋臂旋转运动产生的二维荷载摆角问题提出一种只基于旋臂旋转运动的控制方式来同时实现旋臂的位置控制和荷载的消摆控制。首先,采用干扰观测器导出起重机的部分线性模型。该模型对于关节摩擦,荷载质量等参数变化具有鲁棒性。其次,基于该模型设计一个非线性控制器,并应用李雅普诺夫稳定性定理确保控制系统的稳定性。最后,比较仿真和实验结果验证所提方法的有效性。通过使用此法可以实现一种无需控制旋臂起伏运动的执行机构的起重机,从而大大地简化其结构和降低其制造成本。

基于二次型最优控制的起重机开环消摆方法

起重机载荷摆振主要是由载荷水平运动引起的。由于这类运动是确定性的,可以事先唯一地求出,由此设计出一种最优控制器,按照二次型最优消摆规律消除载荷摆振。这种方法是开环的,不需要角度传感器或角加速度传感器,降低了消摆控制系统的造价,提高了可靠性。但这种方法只能消除确定性扰动造成的载荷摆振,对随机干扰造成的摆振无效。

核废料数控起重机精确定位与消摆研究

核废料库数控桥式起重机由于工作环境内的放射性危害,需要在库房外对其进行自动控制,这种方法能够避免操作人员受到核辐射,但要将固化桶精确转运至储存井上方和消摆却相当困难。传统核级起重机的自动控制方式只考虑实现高精度定位,消摆则是依靠喇叭型防摆机构或自然消摆。为简化起重机设计及尽量减少辐射场内的电子元器件,在分析桥式起重机物理模型的基础上将预优化起重机运动规律与位置PID控制相结合,实现自控起重机的精确定位和到位消除固化桶摆动。实验结果表明该方法能够在不降低作业效率的前提下,满足核废料数控起重机对精确定位及到位消摆的控制要求。

起重机线性二次型最优消摆控制

文章提出了一种起重机消摆控制算法 ,这种算法满足线性二次型最优控制。模拟实验中在一个摆振周期内消除摆振 ;模型起重机上实验摆振衰减率达 90

基于时间最优的起重机消摆控制策略

对于采用断续控制的起重机，提出了基于时间最优的消除载荷摆动的具体控制策略，采用提出的两拍消摆策略，可在半个周期内消除载荷的摆振，它可作为起重机控制程序的一部分使用．

基于动态误差最小的起重机最优消摆控制

起重机在运行过程中其载荷连同缆绳会产生弱阻尼摆振,影响载荷就位精度和生产效率。目前最优控制技术和电机无级调速技术的迅速发展,提供了经过连续改变起重机运行速度来消除摆振的可能性。本文根据载荷摆振模型,采用极点配置技术,以积分二次型指标提出了最优消摆对策,同时实现了消除摆振、提高运行速度两个目标。模拟实验证明,在起动和制动过程中,载荷只摆动一次其幅值就被消除了95%。

绳长对起重机载荷消摆的影响

对于断续控制的起重机载荷消摆，在我们已提出的基于时间最优两拍消摆策略的基础上，本文进一步分析了绳长变化对这一消摆策略的影响，通过计算机仿真得出了当实际绳长大于设定值时具有较好鲁棒性的结论，在设计起重机载荷消摆控制器时具有实用价值。

起重机消摆控制方法的分析与评价

列举并分析了起重机消除缆绳残余摆动的几种控制方法,其中有应用比较成熟的,也有一部分并没有得到广泛的应用,究其原因包括消摆效果不够理想,鲁棒性不好或是在工程上实现起来有困难。就这些控制方法的基本原理、优点和缺点,以及使用场合进行了分析和比较,最后进行了总结与展望。

基于模糊控制的船用起重机消摆控制

介绍了一种船用起重机载荷摆振模型,并将模糊控制原理应用到船用起重机的消摆控制中,设计了船用起重机消摆模糊控制器。仿真研究表明,该控制器有效地减轻了载荷摆动,取得了比较理想的控制效果。

桥式吊车基于二阶滑模干扰观测器的连续消摆控制

针对二维欠驱动桥式吊车系统,设计一种基于super-twisting二阶滑模干扰观测器的连续消摆控制器。将负载的摆动运动并入台车的动态中以设计桥式吊车系统的滑动面,并利用super-twisting二阶滑模干扰观测器对被控系统的复合干扰进行估计。采用super-twisting二阶滑模干扰观测器的控制注入项作为补偿控制,所设计的消摆控制器将补偿控制和基于快速幂次趋近律的控制律相结合,能够有效消除复合干扰对闭环系统性能的不良影响。基于Lyapunov稳定性理论证明了台车的定位误差和负载的摆动角度渐近收敛于零,数值仿真实验结果进一步验证了所设计的消摆控制器的有效性和鲁棒性。

基于最优控制的行车系统消摆控制

针对行车系统运动的特点,根据理论力学理论,采用拉格朗日方程建立了行车系统的动力学模型。该模型完整地描述了行车系统的水平方向、垂直方向与前后方向的三维运动以及由这些运动引起的负载摆动,并在该非线性模型基础上给出了近似条件下的行车系统的线性化模型。根据专家经验,借助最优控制理论,提出一种防摆控制方法。该方法将消摆和运行控制结合起来考虑,在运行过程中不需实时跟踪测量负载摆角、摆速,仅通过控制行车各阶段的运行时间或距离即可实现行车停车与负载消摆的同步控制。仿真结果表明该方法简单合理,易于工程实现。

二维桥式吊车自适应神经网络消摆控制

针对含有未建模动态和不确定参数的二维桥式吊车系统,提出一种自适应神经网络消摆控制方法。首先,基于台车位移和摆角误差设计滑模变量,使得当滑模变量收敛至零时,各误差变量均能够收敛至零点,从而保证台车精确位置控制的同时消除负载摆动。其次,设计自适应神经网络控制器,利用神经网络逼近包含未建模动态和不确定参数在内的非线性不确定性,降低对系统模型的依赖性以及避免对其线性化处理。与基于模型的吊车控制方法相比,本文所提方法不依赖系统精确模型,且兼具滑模控制的鲁棒性。最后,通过二维桥式吊车实验对比验证了所提方法的有效性。

在塔式起重机模拟培训系统中基于时滞滤波理论的模拟消摆控制

在塔式起重机模拟培训系统中模拟塔式起重机在荷重摆动情况下的工作过程,然后通过Mat-lab模拟消摆过程,在VC中编程模拟基于两脉冲时滞滤波器消摆移动荷重的工作过程。通过模拟使学员感受操作真实设备的感觉,从而保证塔式起重机模拟培训系统的场景逼真性、功能完备性、操作动感强劲的特性。

基于光滑整形自抗扰的双摆起重机消摆控制

为解决无负载摆角传感器的双摆桥式起重机消摆时间长、定位精度不高、抗干扰能力差的问题,提出一种光滑整形与自抗扰控制相结合的双摆起重机防摆控制方法。针对传统梯形速度轨迹对双摆起重机冲击较大的问题,利用光滑整形技术对梯形速度轨迹进行光滑整形,得到平滑的运行速度轨迹,以保障系统平稳运行。对双摆起重机的动力学模型进行变换,得到包含总扰动及未知负载摆角的台车运动及负载摆动的状态方程。为了抑制总扰动对台车运动、负载摆动的影响,实现无负载摆角传感器情况下的负载状态反馈,设计扩张状态观测器分别对台车运动回路、负载摆动回路的总扰动进行估计并补偿,对负载摆角进行实时观测并反馈到前端对负载动态进行控制,进而形成了桥式起重机定位消摆双通道自抗扰闭环控制器,并对闭环系统的稳定性进行了严格的理论证明。仿真结果表明:所设计的扩张状态观测器组能够对台车运动及负载摆动的总扰动进行准确估计,对负载摆角进行实时观测,所设计的混合控制策略在模型参数发生变化和外扰作用下可全过程平稳将吊重搬运到目标位置,且能有效地抑制负载摆动。

船式起重机的建模与消摆控制研究

针对海上平台船式起重机在运行过程中负载摆动过大、运输效率低下等问题,将辨识与最优化技术应用到船式起重机中,对船式起重机各部分动力学关系进行了分析,建立了船式起重机的数学模型。考虑了负载与船体运动的相互耦合,在FLOW-3D(计算流体动力学软件)中建立了仿真平台,对船摇模型进行了参数辨识,从而建立了完整的系统模型。应用最优化方法设计了一种消摆控制器,该控制器由PI控制器、低通滤波器、陷波滤波器串联而成。最后在Matlab/Simulink上进行了控制模型的仿真试验,比较了负载摆角在控制前、后的差别,发现消摆控制器可以将负载的残余摆动控制在消摆前的10%左右。研究结果表明,通过使用FLOW-3D来辅助建模,效率高且准确;采用最优化方法设计的控制器能较大幅度抑制负载摆动,可以提高船式起重机的运输效率与安全系数。

桥式起重机定位和消摆的非线性优化PID控制研究

为了提高桥式起重机有效防摆、快速消摆的能力和工作效率,以桥式起重机的定位和消摆控制为研究对象,在分析了桥式起重机小车运行物理模型的基础上,根据拉格朗日方程建立了桥式起重机运动的非线性数学模型。针对桥式起重机模型的非线性和不确定性,提出了一种基于非线性优化PID控制器的桥式起重机消摆控制方法。该方法采用基于非线性优化双闭环结构PID控制器,其内环为摆角环实现消摆,外环为位置环实现位置准停。由仿真结果可知,基于非线性优化PID控制器可以在位置很小的超调下迅速达到指定位置,同时消除摆动,较好的实现了控制目标。与常规PID控制器相比,位置环和摆角环非线性优化PID控制器取得了较好的消摆效果,响应速度快,稳态精度更高,并且当吊重质量和绳长发生改变时,系统仍有较强的鲁棒性。