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伴有初始负载摆角的桥式起重机能量防摆控制

控制与决策 2022年第7期37卷 1779-1784页

作者：张珂于宝森石怀涛佟圣皓沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168

桥式起重机是一种广泛应用的大型搬运设备,在实际工作过程中,台车运动时会产生伴有初始负载摆角的负载摆动,影响工作效率并带来安全隐患.针对这种情况,设定期望的台车误差轨迹和摆角误差轨迹,将桥式起重机动力学模型转换为误差跟踪动力... 详细信息

桥式起重机是一种广泛应用的大型搬运设备,在实际工作过程中,台车运动时会产生伴有初始负载摆角的负载摆动,影响工作效率并带来安全隐患.针对这种情况,设定期望的台车误差轨迹和摆角误差轨迹,将桥式起重机动力学模型转换为误差跟踪动力学模型,提出一种基于能量分析方法的桥式起重机防摆控制策略.通过LaSalle不变性原理和Lyapunov方法对闭环系统的稳定性进行理论分析.仿真与实验结果表明,所提防摆控制方法的控制性能几乎不受初始负载摆角的影响,可以保证桥式起重机在无初始负载摆角和带有初始负载摆角的情况下都能取得良好的控制效果,能够驱动台车准确到达目标位置,有效抑制并快速消除负载摆角,同时对外部扰动具有很强的鲁棒性.

关键词：桥式起重机非线性系统初始负载摆角 Lyapunov方法防摆控制鲁棒性

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防摆控制系统

西南交通大学学报 1992年第1期27卷 51-58页

作者：汪铁民朱守国西南交通大学机械工程一系

本文讨论了一种新的挠性悬挂防摆控制系统。挠性构件因工作中的摇摆现象已不能适应工程机限工作速度进一步提高的要求。文中探讨了利用机电一体化技术控制摆动幅度的可能性。在相似理论基础上设计了一个桥式吊车的缩尺摸型,并对它进行... 详细信息

本文讨论了一种新的挠性悬挂防摆控制系统。挠性构件因工作中的摇摆现象已不能适应工程机限工作速度进一步提高的要求。文中探讨了利用机电一体化技术控制摆动幅度的可能性。在相似理论基础上设计了一个桥式吊车的缩尺摸型,并对它进行了试验。利用状态变量方法和二次型性能指标最优控制理论提出了控制系统的控制算法。用 MCS—51单片机实现了这种算法。对试验数据的分析表明这种设想是可行的,并对进一步研究进行了讨论。

关键词：防摆控制工程机械机电一体化

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舰载特种起重机轨迹跟踪吊重防摆控制

哈尔滨工程大学学报 2005年第4期26卷 457-461页

作者：曾昭龙田凯李文秀哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

针对舰载特种起重机系统轨迹跟踪吊重防摆控制问题,基于起重机系统串级形式的动力学模型,推广了李亚谱诺夫后推法的基本原理,提出了一种基于李亚谱诺夫后推法的轨迹跟踪吊重防摆控制算法.该方法基于反馈控制原理,利用起重机关节间的耦... 详细信息

针对舰载特种起重机系统轨迹跟踪吊重防摆控制问题,基于起重机系统串级形式的动力学模型,推广了李亚谱诺夫后推法的基本原理,提出了一种基于李亚谱诺夫后推法的轨迹跟踪吊重防摆控制算法.该方法基于反馈控制原理,利用起重机关节间的耦合作用,将吊重摆角和关节运动变量作为反馈量进行控制器的综合设计,以实现减小吊重摆角.控制系统仿真结果表明该控制方法在控制起重机机械臂各关节平稳的跟踪给定轨迹的同时,能够实现吊重在三维空间的防摆控制.

关键词：觇载特种起重机轨迹跟踪防摆控制李亚谱诺夫后推法

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天车抓斗防摆控制方法的研究

信息与控制 1993年第1期22卷 50-52,55页

作者：刘业良李伟山东建工学院机电系济南250014

本文根据专家经验,借助最优控制理论,提出了天车抓斗防摆控制的方法,控制目标是实现天车的停车位置与抓斗消摆的同步控制,天车控制系统采用绕线式电动机的开环串电阻有级调速方式,天车抓斗的消摆不通过实时检测抓斗摆角进行,而是通过对... 详细信息

本文根据专家经验,借助最优控制理论,提出了天车抓斗防摆控制的方法,控制目标是实现天车的停车位置与抓斗消摆的同步控制,天车控制系统采用绕线式电动机的开环串电阻有级调速方式,天车抓斗的消摆不通过实时检测抓斗摆角进行,而是通过对天车行走的时间或距离的顺序控制实现,实验表明,该方法简单合理,易于用可编程控制器以及微计算机实现。

关键词：最优控制防摆控制天车

基于自适应S速度轨迹的塔式起重机变幅定位与防摆控制研究

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机电工程 2022年第1期39卷 120-127页

作者：卢宁宋鹏程北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100032 北京市建筑安全监测工程技术研究中心北京100032

在塔式起重机的变幅作业过程中,由于吊物的摆动极易造成危险,为此,提出了一种基于自适应七段式S速度轨迹的控制策略,并将其用于小车定位与吊物防摆中。首先,根据Lagrange方程,分析出影响吊物摆角的因素,确定了控制目标;然后,推导了七段... 详细信息

在塔式起重机的变幅作业过程中,由于吊物的摆动极易造成危险,为此,提出了一种基于自适应七段式S速度轨迹的控制策略,并将其用于小车定位与吊物防摆中。首先,根据Lagrange方程,分析出影响吊物摆角的因素,确定了控制目标;然后,推导了七段式轨迹下的小车速度数学模型;考虑到小车传动系统中的非线性因素,在MATLAB/Simulink中建立了基于PI变频调速的异步电机模型,在ADAMS中建立了小车—吊物的虚拟样机,并通过ADAMS的Controls接口模块与MATLAB,实现了机电联合仿真;最后,通过设计多种工况对该控制策略的可行性进行了验证。研究结果表明:上述控制策略能有效实现对小车的精确定位,并将吊物摆角限制在5°左右;与传统梯形速度轨迹相比,该控制策略的防摆效果提升23%,可提高塔式起重机作业的安全性。

关键词：塔式起重机 S-速度轨迹联合仿真定位防摆控制

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考虑吊运液体负载的桥式起重机跟踪防摆控制

控制工程 2024年

作者：卜理想石怀涛胡云建袁哲沈阳建筑大学机械工程学院

桥式起重机吊运液体负载过程中，液体晃动导致负载摆动更加复杂，带来很大的安全隐患。针对液体晃动状态信息无法测量的问题，提出了基于质量-弹簧系统的桥式起重机等效动力学模型，推导出负载摆动与液体晃动的耦合关系，设计非线性干... 详细信息

桥式起重机吊运液体负载过程中，液体晃动导致负载摆动更加复杂，带来很大的安全隐患。针对液体晃动状态信息无法测量的问题，提出了基于质量-弹簧系统的桥式起重机等效动力学模型，推导出负载摆动与液体晃动的耦合关系，设计非线性干扰观测器观测液体晃动状态，实现系统反馈控制。其次构造了包含台车位移、负载摆动摆角和液体晃动位移的耦合函数，设计增强耦合控制器对参考轨迹跟踪，达到台车精准快速定位同时抑制负载摆动的目的。仿真对比和实验结果验证了所提控制方法的有效性和鲁棒性。

关键词：桥式起重机防摆控制非线性干扰观测器液体晃动增强耦合

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四旋翼无人机吊挂系统防摆控制方法研究

控制工程 2023年第2期30卷 222-230页

作者：张珂赵笠焱石怀涛姚福星付玲沈阳建筑大学机械工程学院辽宁沈阳110168 中联重科股份有限公司湖南长沙410000

为了解决四旋翼无人机在吊挂负载飞行过程中吊挂负载在其水平方向摆角波动过大、不能消除、四旋翼无人机无法精确定位等实际工程问题,通过能量分析的方法研究提出了一种基于能量分析的四旋翼无人机吊挂飞行系统非线性耦合防摆控制器。首... 详细信息

为了解决四旋翼无人机在吊挂负载飞行过程中吊挂负载在其水平方向摆角波动过大、不能消除、四旋翼无人机无法精确定位等实际工程问题,通过能量分析的方法研究提出了一种基于能量分析的四旋翼无人机吊挂飞行系统非线性耦合防摆控制器。首先,采用拉格朗日法建立了四旋翼无人机吊挂飞行系统的二维动力学模型;然后,通过非线性能量耦合的方法设计了针对此系统的非线性耦合防摆控制器,通过拉塞尔不变性原理和李雅普诺夫方法证明了该闭环反馈控制系统的稳定性。结果表明,所提出的非线性能量耦合控制器能够适用于多种飞行运输情景,在其改变飞行目标位置、吊挂负载质量、附加初始摆动时均有良好的控制效果。最后,通过数值仿真,与其他基于能量分析的控制器,就其目标定位、摆角消除等控制效果进行了对比,结果表明所提出的控制器在改变飞行目标位置、吊挂负载质量、附加初始摆动时,均具有良好的鲁棒性。

关键词：四旋翼无人机防摆控制能量分析吊挂负载系统

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基于能量耦合的欠驱动三维BC防摆控制

计算机仿真 2021年第3期38卷 194-200页

作者：吴向明范波张启启宋晓明河南科技大学信息工程学院河南洛阳471023

针对桥式起重机运行过程中,台车加速度变化引起的负载摆动问题,提出了一种用于欠驱动三维桥式起重机系统的能量耦合非线性控制方法。方法基于定绳长三维桥式起重机系统,引入负载空间位移误差信号,增强小车运动与负载摆动之间的耦合关系... 详细信息

针对桥式起重机运行过程中,台车加速度变化引起的负载摆动问题,提出了一种用于欠驱动三维桥式起重机系统的能量耦合非线性控制方法。方法基于定绳长三维桥式起重机系统,引入负载空间位移误差信号,增强小车运动与负载摆动之间的耦合关系,构造新型的能量函数,设计了一种能量耦合的控制律;并且利用李雅普诺夫方法和拉萨尔不变性定理证明闭环系统的稳定性,能够实现台车定位与负载消摆功能。通过仿真结果分析,上述方法能够有效抑制负载摆动,实现台车定位,与传统PID控制和系统能量控制相比,具有更好的防摆控制效果。

关键词：欠驱动系统桥式起重机能量耦合防摆控制

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带陀螺阻尼器的起重机吊重防摆控制装置研究

机电工程 2022年第1期39卷 128-133页

作者：焦宏涛吴立仁董芳郑州铁路职业技术学院机电工程系河南郑州451460 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454002

由于起重机吊钩缺乏旋转动力装置,在强风作用下会导致其悬挂载荷发生旋转,针对这一问题,提出了一种带陀螺阻尼器的起重机悬挂载荷防摆控制装置。首先,采用由伺服电机驱动的吊钩对悬挂载荷进行旋转定位,采用了单轴机械陀螺的被动控制方式... 详细信息

由于起重机吊钩缺乏旋转动力装置,在强风作用下会导致其悬挂载荷发生旋转,针对这一问题,提出了一种带陀螺阻尼器的起重机悬挂载荷防摆控制装置。首先,采用由伺服电机驱动的吊钩对悬挂载荷进行旋转定位,采用了单轴机械陀螺的被动控制方式,对悬挂载荷旋转时产生的反作用力矩进行了抑制;然后,从两个方面对该装置进行了优化(在机械陀螺仪的万向节侧面添加弹簧,构建起了一种陀螺阻尼器;利用风力控制来调整悬挂载荷的姿态);最后,构建了陀螺阻尼器和风力组合控制的装置物理模型,并通过实验对该装置进行了分析。研究结果表明:与无弹簧的情况相比,陀螺阻尼器(带弹簧)能够使飞轮倾斜角度返回0°的时间缩短43%,大幅缩短了飞轮倾斜角的偏移时间;此外,与无风机控制的情况相比,采用陀螺阻尼器和风力的组合控制,可使悬挂载荷停止所需的时间缩短90%;该结果验证了该防摆控制装置的有效性。

关键词：起重机吊重防摆控制机械陀螺弹簧阻尼器