起重學(xué)院
下載手機(jī)APP
當(dāng)前位置: 首頁 ? 起重學(xué)院 ? 技術(shù)園地 ? 正文

輸入整形法在起重機(jī)中的應(yīng)用

來源:中國起重機(jī)械網(wǎng)
|
|
|
 起重運(yùn)輸機(jī)械既是提升、搬運(yùn)和輸送物料及產(chǎn)品的機(jī)具,亦是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)過程機(jī)械化不可缺少的大型機(jī)械設(shè)備。龍門起重機(jī)是指水平橋架設(shè)置在2條支腿上構(gòu)成門架形狀的一種橋架型起重機(jī)。這種起重機(jī)在地面軌道上運(yùn)行,主要用在露天貯料場、船塢、電站、港口和鐵路貨站等地進(jìn)行搬運(yùn)和安裝作業(yè)1.起重機(jī)自誕生至今,起重機(jī)吊裝過程中吊重的擺動(dòng)問題直困擾著人們。起重小車移動(dòng)時(shí),由于吊重慣性力的存在,將引起吊重的大幅擺動(dòng),為了避免對吊重?cái)[動(dòng)的激勵(lì),起重機(jī)操作人員必須放緩動(dòng)作,使這些擺動(dòng)不會(huì)引起安全事故和對起重機(jī)結(jié)構(gòu)的破壞,這樣大大降低了裝卸和轉(zhuǎn)運(yùn)效率。
 
機(jī)和塔式起重機(jī)進(jìn)行防搖控制,延遲反饋加大了系統(tǒng)阻尼;5采用輸入整形法和數(shù)字濾波器對橋式起重機(jī)進(jìn)行控制,證明了輸入整形法在抑制吊重?cái)[動(dòng)上比數(shù)字濾波器響應(yīng)更快;6將輸入整形算法應(yīng)用于集裝箱起重機(jī)防搖控制中,與傳統(tǒng)單次加速相比,輸入整形法對較小頻率變化具有魯棒性。
 
本文利用龍門起重機(jī)的數(shù)學(xué)模型,研究了基于輸入整形(inputtingshaper,IS)法的龍門起重機(jī)吊重防搖控制。
 
基金項(xiàng)目:湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目,項(xiàng)目編號:1040282輸入整形控制bookmark2輸入整形法是種前饋控制技術(shù),廣泛的應(yīng)用于龍門起重機(jī)控制。這項(xiàng)技術(shù)是將系統(tǒng)的輸入與整形器中產(chǎn)生的一系列脈沖作卷積,結(jié)果作為控制系統(tǒng)的輸入來驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),達(dá)到減小殘余振動(dòng)的目的。輸入整形器的參數(shù)是通過解一組限制方程來獲得,根據(jù)不同限制方程就可以設(shè)計(jì)出不同整形器來限制系統(tǒng)殘余振動(dòng)。殘余振動(dòng)的幅值可以表示為:ZV法消擺的能力可以看做是正弦信號的疊加過程,如所示。如果兩個(gè)幅值相同、頻率相同的正弦信號它們之間以合適的相位疊加在起,所產(chǎn)生的組合將沒有振蕩,即實(shí)現(xiàn)消擺。
 
O系統(tǒng)固有頻率,Z――系統(tǒng)阻尼系數(shù);n――整形中的脈沖數(shù);第i個(gè)脈沖的幅度和時(shí)間;-*后一個(gè)脈沖的時(shí)間t目前用于閉環(huán)系統(tǒng)的輸入整形器主要有ZV整形器,限制方程為V(w,)=0.由于整形器有時(shí)間延遲,通常取**個(gè)脈沖的時(shí)間,1=,同時(shí)為了使整形前的輸入和整形后的輸入驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生相同的運(yùn)動(dòng),脈沖幅值必須滿足對于具有兩個(gè)脈沖的ZV整形器,其脈沖輸入序列為根據(jù)龍門起重機(jī)數(shù)學(xué)模型和輸入整形算法,在Mat-lab/Simulink中構(gòu)建龍門起重機(jī)仿真框圖如所示。
 
型頻率。如果w振蕩周期。
 
理論上,如果起重機(jī)在作業(yè)過程中懸索長度、線性阻尼不變,即系統(tǒng)⑴的模型參數(shù)O,保持為恒定值,ZV法可以在0.5個(gè)理論振蕩周期內(nèi),即0.5Td內(nèi)完全消除由于起重機(jī)小車加速所引起的吊重?cái)[角的波動(dòng)。而在實(shí)際起重機(jī)作業(yè)過程中,系統(tǒng)模型參數(shù)尤其是與懸索長度相關(guān)的w的變化不可避免,這就對ZV法在實(shí)際的起重機(jī)擺角波動(dòng)抑制控制中的應(yīng)用帶來了局限性。為了減少ZV法對模型參數(shù)的敏感性,學(xué)術(shù)界提出了ZVD法(Zero-VibrationandDerivativeShaper,ZVD)。ZVD法在ZV法的基礎(chǔ)上,增加了V對w的變化率在w與IS中的系統(tǒng)模型頻率m相等處為0的約束條件::0約束條件起可以確定三脈沖ZVD(a)ZV法與未整形龍門起重機(jī)吊重?cái)[角響應(yīng)(b)ZVD法與未整形龍門起重機(jī)吊重?cái)[角響應(yīng)龍門起重機(jī)吊重?cái)[角響應(yīng)從中可以看出,當(dāng)未整形的輸入加到系統(tǒng)中,吊臂定位后負(fù)載會(huì)產(chǎn)生等幅擺動(dòng),而將兩種經(jīng)過整形后的輸入信號加到系統(tǒng)中后,負(fù)載在整形輸入作用結(jié)束后基本實(shí)現(xiàn)零殘余擺動(dòng),但經(jīng)ZV整形后負(fù)載的定位和消擺時(shí)間都比ZVD要短。
 
兩脈沖輸入整形與三脈沖輸入整形龍門起重機(jī)吊重?cái)[角響應(yīng)從中可以看出,將兩種經(jīng)過整形后的輸入信號加到系統(tǒng)中后,負(fù)載在ZVD法輸入作用結(jié)束后的殘余擺動(dòng)遠(yuǎn)小于ZV法,說明ZVD法對吊重?cái)[長變化的魯棒性優(yōu)于4結(jié)語通過對龍門起重機(jī)在輸入整形前后的分析,輸入整形法可以抑制吊重殘余擺動(dòng),在控制上ZVD法對吊重?cái)[長變化的魯棒性優(yōu)于ZV法,而在定位和消擺時(shí)間上ZV法比ZVD法要短,在Matlab/Simulink中的仿真結(jié)果驗(yàn)證了輸入整形策略對吊重防擺控制的有效性。
?

移動(dòng)版:輸入整形法在起重機(jī)中的應(yīng)用