面向大尺寸货物运送的吊车控制方法综述

随着现代化工业和基础设施建设的飞速发展,面向大尺寸货物运送的吊车系统以其高负载能力、低成本的显著优势广泛应用于集装箱搬运、风机安装、飞机机翼机身移动、水轮发电机转子安装、海上钻井平台搭建等诸多重要领域。然而,相对于传统的点质量单摆吊车系统,面向大尺寸货物运送的吊车系统具有更高的欠驱动程度、更强的状态耦合性和更加复杂的非线性,给大尺寸货物高效、安全的运送控制带来严峻挑战。本文首先简单阐述了面向大尺寸货物运送吊车系统不同吊装形式的建模、优势和缺点;然后,详细介绍了点质量双摆吊车系统、分布式质量双摆吊车系统和多吊车协同运送系统控制的研究现状;最后,对面向大尺寸货物运送吊车系统控制的研究现状进行概括,并对可能存在的关键问题和未来的研究方向进行了讨论和展望。     

吊车防摆技术的研究

本文介绍了为消除吊车在吊运货物时引起的摆动进行的实验研究。实验方法都有各自的优缺点和所适用的场所、环境。证明了最优调节器防摆、模糊控制防摆和自适应防摆等都有良好的防摆效果。     

基于LQR和变论域模糊控制的吊车防摆控制

针对吊车这类非线性欠驱动系统。提出一种基于LQR和变论域模糊控制的消摆控制方法．先将该系统分解为垂直运动和水平运动两个子系统;然后用变论域方法寻找最优反馈增益,从而解决了在绳长连续变化时,吊车系统的防摆优化控制问题．仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于输入整形策略的船上回转吊车防摆控制

为了解决船上吊车的防摆问题,实现负载快速准确的定位,建立了系统的空间三维数学模型,提出了基于输入整形的前馈开环消摆控制策略。对定摆长条件下系统控制输入设计了ZVD(Zero Vibration and Derivative)输入整形器;基于输入整形器灵敏度曲线,利用矢量求和的方法设计了对称3峰的EI(Extra Insensitive)输入整形器,解决了在绳长变化时吊车系统防摆的控制问题;指出了输入整形对海浪影响的抑制作用。仿真结果验证了输入整形对于船上吊车防摆控制的有效性。     

适于长距离运输的分段吊车模糊控制

针对长距离吊车运输系统的特征,提出了分段切换因子模糊控制方法.该方法使用两个子模糊控制器分别用于抗摆和定位控制,并运用实值遗传算法选取模糊控制器的分段切换因子.仿真结果表明:该方法保证了定位精度并能有效地抑制超调,在加速阶段、运输阶段和减速阶段能够使载荷摆角最小,并且能够在目标位置进行消摆控制,其性能优于传统二次型最优控制.     

基于嵌套饱和方法的吊车系统非线性控制

针对吊车系统定位和防摆的控制要求,提出了一种基于嵌套饱和方法的非线性控制策略。对吊车系统动力学方程进行部分反馈线性化,并通过坐标变换将其转化为便于控制器设计的严格前馈级联规范型;在此基础上利用嵌套饱和非线性控制方法设计了吊车定位防摆控制器。仿真结果表明,该方法在较小的控制力作用下实现了吊车系统的定位和防摆,并且对于吊车系统参数的变化具有很强的鲁棒性。     

采用神经网络的双吊车自适应防摆控制

由于工业实践对运输能力提出了更高的要求,双吊车的应用日益广泛.然而其动力学模型非线性很强,因此控制器结构十分复杂.另一方面,大型货物的摆动很难抑制,这给双吊车的自动化带来了巨大的挑战.为了处理以上问题,首先,采用神经网络准确地估计了系统的模型,在此基础上提出了一种自适应防摆控制方法,很好地实现了双吊车系统的防摆控制;然后,采用李雅普诺夫方法,严格地证明了系统在平衡点的渐近稳定性;最后,通过大量的实验结果,验证了该方法具有良好的性能.     

基于MEMS的吊车系统摆角无线测量

提出并实现一种基于微机电系统(MEMS)的吊车系统摆角无线测量方案。测量系统包含2套具有无线通信功能的基于MEMS的航姿参考系统(AHRS)模块,一套安装在吊车本体用于检测吊车本体的空间姿态,另一套安装于吊钩用于检测负载的空间姿态,以吊车本体姿态为基准校核负载的空间姿态,计算得到负载相对吊车本体的空间摆角。对提出的吊车系统摆角测量技术搭建了实验装置进行验证,实验模块集成Zig Bee无线通信和基于MEMS的AHRS。实验结果表明:装置能够有效实现吊车系统摆角的有效测量。     

龙门吊车系统的动力学建模

针对龙门吊车这一典型的欠驱动机械系统,采用拉格朗日方程的方法建立了其动力学模型。该模型同时考虑了吊车系统水平方向、前后方向和垂直方向上的三维运动以及由这些运动导致的负载摆角变化,且负载在二维空间的摆动角度通过特殊定义的二维平面的摆角进行描述。根据负载摆角的定义方式,取消三维吊车系统动力学模型的一个运动自由度直接将得到广泛研究的二维吊车系统的动力学模型。为了便于进行控制器的设计,还给出了近似条件下的龙门吊车系统的线性化模型。最后,数字仿真实验结果证明了动力学模型的有效性。     

基于摆角约束的双摆吊车轨迹规划

桥式吊车作为一种典型的欠驱动系统,已经在现代工业生产运输过程中得到了广泛的应用。但当吊车系统中的负载体积过大或吊钩质量较大时,桥式吊车系统会呈现双摆特性,增加控制难度。针对这一问题,提出了一种基于摆角约束的双摆桥式吊车轨迹规划策略,以更方便地考虑摆角约束。首先,设计能够满足摆角约束的摆角运动曲线,并由台车运动与两级摆角之间的耦合关系得出台车加速度轨迹;然后,构造关于时间和最大摆角的目标函数;最后,将轨迹规划问题转化成一个可利用粒子群算法来求解的优化问题。MATLAB仿真对比结果表明,该方法在实现台车快速精准定位的同时,能有效抑制两级摆动及残余摆动,在系统参数改变时仍具有较好的鲁棒性,可尝试应用于实际工作中。     

立体仓库堆垛机的模糊控制定位技术研究

分析了自动化立体仓库堆垛机控制系统位置控制策略和常规定位过程,给出了堆垛机定位控制的数学模型,通过采用具有调整因子的规则自生成的方法进行模糊推理并实现位置模糊控制。仿真结果证明,系统对输入信号的响应快,跟踪误差小,过度时间短,且无超调或超调量小,震荡次数少,稳态精度高,系统输出与给定值稳态偏差小,定位精度高。     

基于ALE方法的楔形体入水分析

基于ALE方法分析楔形体入水问题,楔形体采用拉格朗日网格离散,空气和水采用ALE网格离散。将楔形体视为刚体,空气和水的力学行为分别采用Gamma定律和GRUNEISEN状态方程模拟。讨论ALE流固耦合关键字中罚函数罚因子的取值方法,提出相应的建议原则;分析水域截断边界对楔形体响应的影响,给出模拟无限水域的截断边界位置的建议值;分析楔形体表面压力振荡的原因,提出楔形体表面压力获取方法。通过试验结果对比分析,验证方法的合理性。     

新一代物联网网关研究

简介了物联网网关的应用背景,提出了网关的总体方案,列举了其中关键技术,给出了应用案例,介绍了研究团队。     

多元飞行数据的时间序列相似性搜索方法

针对多元时间序列搜索的实际特点，提出WSTB方法，以线性分段建立时间序列曲线箱。创立具有相似形状的时序子序列箱，建立相应的索引，对给定序列和相似序列距离的快速计算，根据查询的时间序列的特征确定相应的权重，不需要逐个检查子序列箱内容就可以进行快速索引。采用实际飞行数据进行适应性验证，验证了该算法的通用性和有效性。     

相关观测噪声下的动态定位分析

对车载环境下的定位误差作时间序列分析．得到二阶马尔可夫过程的定位误差模型。将定位误差作为观测噪声．以此建立的观测方程中的观测噪声具有时间相关性。利用观测量相差法，把相邻两次观测量的相关部分消去，建立起观测噪声为白噪声的观测方程，并推导出状态估计的递推方程。避免了高阶矩阵的求逆，有效地减少了计算量，并降低了对内存的需求，提高了车载动态定位系统的实时性和定位精度。仿真结果进一步证明了算法的有效性。     

积分分离PID算法的电阻炉温度控制系统

为使大惯性、纯滞后的电阻炉温度控制系统的动态性能和稳态精度满足要求,提出了Smith预估结合积分分离PID算法;设计了温度控制器的硬件系统;对控制系统进行辨识;分析了Smith预估结合积分分离PID算法与单纯Smith预估控制算法的区别,并对两种控制算法进行了比较分析,确定了电阻炉温度控制系统参数;最后对Smith预估结合积分分离PID算法进行了电阻炉的温度控制实验;实验结果表明,采用Smith预估结合积分分离PID算法提高了电阻炉温度控制系统的稳定性,降低了系统的超调,稳态精度达到0.2℃,其动态性能和稳态精度满足系统控制要求.     

基于码重分布的系统循环码识别方法

介绍系统循环码的定义及矩阵描述,分析其码重分布特性,根据向量间距离的概率定义码重分布距离,推导随机序列的理论码重分布概率,提出实际序列码重分布概率的估计方法和利用实际序列的码重分布概率和随机序列的理论码重分布概率之间的距离估计码组长度和起始点的方法,在此基础上利用高斯消元法估计生成矩阵和校验矩阵,并提出了在误码情况下的识别方法。最后并对不同长度的码进行仿真实验,结果表明文中方法能够在误码为10－3的情况下有效地识别中短码。     

基于SlMATICS7 PLC的分布式控制系统实现

利用SIMATICS7PLC、工业以太网和PROFIBUS总线组成了分布式控制系统,具体描述了系统的构成以及组态实现。系统在逻辑结构上分为两层:现场设备层和网络控制层,PROFIBUS用于现场设备层,网络控制层采用工业以太网。用STEP7软件完成了系统的组态及控制程序的编写,并以水箱液位控制为例,说明了用户程序编写及调试的方法。过程的上位机监控利用WINCC软件实现。     

条烟自动分拣机监控系统的设计

分析目前我国条烟分拣机的现状,并在此基础上开发了条烟高效自动分拣系统,简单介绍了条烟分拣系统,并对异步分拣法进行了阐述,设计了基于Profibus现场总线的监控系统,对硬件组成进行分析;研究了条烟分拣系统的控制策略,提出用"预测控制"下载订单,分析了上位机的软件系统,对条烟自动分拣机试验结果表明,该监控系统运行稳定可靠,效率高,具有一定的实用性和推广价值.     

基于弹性膜片的薄膜溅射式拉力传感器研究

介绍了一种基于弹性膜片结构的拉力传感器,敏感元件薄膜电阻应变栅采用离子束溅射、光刻技术与弹性体结合成一体。文中给出了传感器的基本结构及零点补偿和信号转接电路,介绍了薄膜电桥的制备过程,并对弹性体进行了仿真与分析。实验结果显示,该传感器在满量程范围内能满足设计要求,其额定载荷为850 N,灵敏度优于0.01377 mV/N。且其安全过载系数约为6.62,为同类拉力传感器的2~3倍。对传感器的标定表明,该传感器的综合误差不大于额定输出的0.013%。