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塔式起重机载荷摆动特性研究

机械科学与技术 2004年第8期23卷 976-978,981页

作者：董明晓郑康平姜红王小椿西安交通大学机械工程学院

为了研究塔式起重机载荷摆动特性 ,寻找抑制载荷摆动的控制方法 ,本文基于非惯性参考系中质点相对运动动力学基本方程 ,建立塔式起重机同时进行变幅、回转、起升运动的情况下载荷摆动动力学模型 ,定量地分析载荷摆动的平衡状态 ,推导出... 详细信息

为了研究塔式起重机载荷摆动特性 ,寻找抑制载荷摆动的控制方法 ,本文基于非惯性参考系中质点相对运动动力学基本方程 ,建立塔式起重机同时进行变幅、回转、起升运动的情况下载荷摆动动力学模型 ,定量地分析载荷摆动的平衡状态 ,推导出线性化模型 ,对载荷摆动特性进行了计算机仿真。研究表明 :由于惯性力或离心力的作用 ,载荷摆动中心线发生倾斜 ,当载荷在倾斜的重力场内做空间摆运动 ,其摆动模型就是线性化模型。

关键词：塔式起重机载荷摆动非惯性参考系动态特性

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起重机结构振动及载荷摆动研究

起重机结构振动及载荷摆动研究

作者：陈亮山东建筑大学

学位级别：硕士

随着中国房地产业的兴起,越来越多的塔式起重机被用于建筑中,而塔式起重机的结构振动和载荷摆动所产生的振动是一个不容忽视的问题。本文主要通过两种建模方法建立了塔式起重机的动力学模型,一是基于梁理论的塔式起重机动力学建模,二是... 详细信息

随着中国房地产业的兴起,越来越多的塔式起重机被用于建筑中,而塔式起重机的结构振动和载荷摆动所产生的振动是一个不容忽视的问题。本文主要通过两种建模方法建立了塔式起重机的动力学模型,一是基于梁理论的塔式起重机动力学建模,二是基于有限元思想建立了塔式起重机力学方程,并对塔式起重机进行了振动分析。这两种建模方式都是把塔式起重机的结构振动与载荷的摆动结合起来,为以后消除或者抑制载荷摆动与结构振动相互作用引起的振动打下理论基础。本文研究的主要工作如下：(1)把塔式起重机的起重臂简化成一个悬臂梁,载荷通过钢丝绳与小车相连,这样就确立了三者之间的位置关系。首先建立了主梁-小车振动的动力学微分方程,其次建立了小车-载荷系统振动模型的动力学微分方程,最后建立了主梁-小车-载荷系统的振动方程,并对振动方程进行了分析,得出各阶模态通过移动质量进行相互作用,移动质量再通过梁的各阶模态振动传递着能量。(2)基于有限元的思想,建立了塔式起重机的带有瑞利耗散函数的Lagrange方程,基于小摆角假设和塔式起重机刚性假设对振动方程进行了初步的简化,得到了载荷摆动固有频率表达式。在所得结果上加一个小扰动项,并通过载荷作圆锥摆运动与平面摆运动,得到了塔式起重机结构振动与载荷摆动的动力学方程。(3)利用ANSYS软件对塔式起重机进行了建模,并得出塔式起重机结构振动的固有频率,仿真出了塔式起重机的前五阶固有振型,并对塔式起重机进行了谐响应分析。

关键词：塔式起重机结构振动载荷摆动有限元

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回转式起重机载荷摆动模型及误差分析

系统仿真学报 2004年第7期16卷 1398-1400页

作者：董明晓郑康平姜虹龚堰珏王小椿西安交通大学机械工程学院西安710049

本文针对回转式起重机载荷运动及摆动的特点,建立了极坐标系和非惯性笛卡儿坐标系,根据拉格朗日方程建立起重机在同时进行变幅、回转和起升运动的工况下载荷摆动的非线性模型和线性化模型,对于模型线性化过程中存在的误差进行了定量分析... 详细信息

本文针对回转式起重机载荷运动及摆动的特点,建立了极坐标系和非惯性笛卡儿坐标系,根据拉格朗日方程建立起重机在同时进行变幅、回转和起升运动的工况下载荷摆动的非线性模型和线性化模型,对于模型线性化过程中存在的误差进行了定量分析,揭示了动力学参数对载荷摆动频率、最大摆角和摆动中心线倾斜量的影响规律,从而更精确描述系统的动力学特性,为实现起重机消摆控制提供了理论依据。

关键词：回转式起重机载荷摆动拉格朗日方程误差分析

液压起重机操作自由悬浮载荷的动态特性（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2017年第4期18卷 268-281页

作者： Bozhidar GRIGOROV Rosen MITREV Logistics Engineering Department Mechanical Engineering Faculty Technical University Sofia 1000 Bulgaria

目的:对载有自由悬浮载荷的液压驱动起重机的动态特性分别在升降运动和回转运动两种工况下进行研究,建立动力学模型并验证其正确性。创新点:1.为了简化任务,将两种运动分开讨论。一次只考虑一种运动,把起重机看作具有三个转动关节连接... 详细信息

目的:对载有自由悬浮载荷的液压驱动起重机的动态特性分别在升降运动和回转运动两种工况下进行研究,建立动力学模型并验证其正确性。创新点:1.为了简化任务,将两种运动分开讨论。一次只考虑一种运动,把起重机看作具有三个转动关节连接的运动链;2.为起重臂的运动问题构造微分方程,使用了通用的牛顿-欧拉算法;3.对运动和动力模型进行仿真,得到摆动角度、液压压强和连接作用力随时间的变化曲线,并通过实验进行了验证。方法:1.建立系统的运动和动力模型,分别对回转运动和升降运动两种工况下的液压缸压强进行推导;2.在两种工况下,对起重臂转角、液压缸压力和最大行程前臂液压缸反作用力进行仿真计算;3.将实验获得的有关参数的曲线与仿真得到的曲线进行对比,验证模型的正确性。结论:1.在液压起重机运动期间悬浮载荷的摆动对起重机的机械系统和液压驱动系统本身具有强烈的影响,所以在系统设计中不能忽视;2.系统性能提升的主要方向是安装控制系统以减小载荷摆动(特别是在起重机回转运动时);3.本文建立的考虑了负载的大角度摆动和液压驱动系统的动力学模型得到了验证,表明其对起重机运动仿真的适用性。尽管分开考虑了两种典型运动,但所用的建模方法还是适合对起重机一般运动的研究。

关键词：液压起重机载荷摆动牛顿欧拉方法液压驱动

A Direct Swing Constraint-based Trajectory Planning Method for Underactuated Overhead Cranes

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自动化学报 2014年第11期40卷 2414-2419页

作者： WANG Peng-Cheng FANG Yong-Chun JIANG Zi-Ya Institute of Robotics and Automatic Information System (IRAIS) Nankai University Tianjin 300071 China Tianjin Key Laboratory of Intelligent Robotics Nankai University Tianjin 300071 China State Key Laboratory of Robotics Shenyang Institute of Automation Chinese Academy of Sciences Shenyang 110016. China

This paper proposes a novel swing constraint-based trajectory planning method for nonlinear overhead crane systems. To enhance the efficiency and security of the transportation process, some desired trajectories are designed to achieve the following merits： 1） leading the trolley to reach the destination sufficiently fast; 2） keeping the payload swing in an acceptable domain; 3） eliminating the residue swing when the trolley stops at the desired position. Specifically, the trajectories are divided into three stages. For each stage, the desired curve of the swing angle is directly constructed in accordance with anti-swing and zero-residual swing requirements, based on which the trolley trajectory is then obtained by analyzing the nonlinear kinematics of the crane system. An optimization mechanism is introduced to make intelligent compromises among the indices of transportation time, maximal swing angle, and so on. Both simulation and experimental results are provided to demonstrate the performance of the proposed direct swing constraint-based trajectory planning method.

关键词：桥式起重机基于约束 Swing 欠驱动规划法非线性运动学载荷摆动轨迹规划

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提升起重机的时滞滤波消摆控制

应用科学学报 2001年第2期19卷 157-160页

作者：梁春燕贾青谢剑英上海交通大学自动化系上海200030

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... 详细信息

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。

关键词：提升起重机时滞滤波器消摆控制载荷摆动前馈型控制器缆绳

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基于神经网络算法的桥式起重机防摇摆控制

机电工程 2009年第10期26卷 27-30页

作者：丁瑞华李娜李伟许昌学院电气信息工程学院河南许昌461000 郑州轻工业学院机电工程学院河南郑州450002

针对桥式起重机运行过程中载荷摆动造成的运行精度差和工作效率低下问题,提出了一种神经网络直接逆模型控制方法,以降低载荷摆动。介绍了该控制系统中的神经网络逆模型控制器与辨识器的结构和算法;采用了带动量因子的BP算法调整权值,提... 详细信息

针对桥式起重机运行过程中载荷摆动造成的运行精度差和工作效率低下问题,提出了一种神经网络直接逆模型控制方法,以降低载荷摆动。介绍了该控制系统中的神经网络逆模型控制器与辨识器的结构和算法;采用了带动量因子的BP算法调整权值,提高了神经网络学习速度;最后,应用Matlab对所设计系统进行了仿真测试。仿真实验结果表明,在不同载荷、绳长情况下,相对于PID控制方法,该方法具有更好的控制性能和鲁棒性。

关键词：神经网络逆模型控制起重机载荷摆动

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消除摆动

建设机械技术与管理 2005年第3期18卷 i031-i033页

作者：边岸

挂在起重机上的载荷摆动或晃动是一种钟摆效应，这本和起重机的功能无关，一般情况下倒也无关紧要（虽然大的摆动可能会影响起重机的工作幅度，会影响到某些起重机的稳定性)，但是当起重机司机试图准确地将载荷就位时，摆动问题就变得... 详细信息

挂在起重机上的载荷摆动或晃动是一种钟摆效应，这本和起重机的功能无关，一般情况下倒也无关紧要（虽然大的摆动可能会影响起重机的工作幅度，会影响到某些起重机的稳定性)，但是当起重机司机试图准确地将载荷就位时，摆动问题就变得极为重要。

关键词：载荷摆动钟摆效应起重机工作幅度机械设计