起重机吊重系统降维观测器设计与仿真

研究起重机吊重系统稳定性控制问题,由于吊重过程产生摆动,起重机吊重系统防摇控制技术中的摆角和摆角速度信息难以准确测量,影响吊重的安全性。为此提出设计了起重机吊重系统降维状态观测器,给出了状态观测器的结构和增益矩阵,实现对摆角和摆角速度的状态信息重构。观测器能够分别在3.5s和1s内估计出系统的摆角和角速度,而且有较强的鲁棒性,实现防摇控制。由于观测器增益参数对观测器极点变化具有不同程度的敏感性,极点越大,收敛速度越快,观测时间越短。但是极点过大也会导致误差出现急剧峰值,不利于防摇实现。仿真结果表明,合理选择极点和设计降维观测器结构能够很好实现状态信息的软测量控制问题。     

基于状态估计的起重机吊重摆角衰减方法

研究桥式起重机防摇控制问题,针对工程实际中起重机吊重摆角和摆角角速度不易直接测量的问题,采用小车位置信息,设计状态观测器,通过引入观测器输出与小车吊重系统输出的差值.并经过观测器的增益向量调节送至观测器的输入端,观测器的4个极点均配置在复平面的负实轴上.通过反馈观测器的状态变量估计信息形成闭环控制系统,使吊重摆角在规定时间内以指定误差衰减为零,达到吊重摆角防摇控制.仿真结果表明,观测器在2s前精确估计吊重摆角及其角速度信息,吊重摆角在6s内得到有效防摇控制,证明了系统设计合理和有效.     

基于降维观测器的系统控制律重构研究

在控制系统中,控制律与状态变量有着密切的关系,控制律往往是某些状态变量的函数.当控制系统的某些元件发生故障时,系统将无法得到构成控制律所需的状态变量,因而导致系统无法正常工作.针对此种情况,探讨了一种基于降维观测器的控制律重构方法,并针对某随动控制系统进行了分析和仿真,结果表明该方法是有效的.     

欠驱动桥式吊车系统的非线性扩张状态观测器设计

桥式吊车系统受到外部干扰会影响系统的整体性能,且小车速度、负载摆角角速度、绳长变化速度在工程实际中难以测量。为了获取这些变量的估计信息,以便进行闭环控制,针对变绳长桥式吊车系统设计了一种非线性扩张状态观测器。该观测器将桥式吊车系统的参数摄动和外部干扰等扰动因素扩张成新状态,利用小车位置、负载摆角和绳长信息进行状态重构,在线实时估计小车速度、负载摆角角速度、绳长变化速度以及扰动等状态信息,并对给出的非线性扩张状态观测器进行了稳定性证明。Matlab仿真结果表明,各状态变量均能在0.3 s左右得到收敛。与线性扩张状态观测器相比,非线性扩张状态观测器能够获得更小峰值的观测结果。     

起重机吊重防摇CAN控制系统智能节点设计

起重机吊重防摇控制主要采用吊重、小车、大车等运动状态信息反馈控制小车和大车电机及吊重起升电机的驱动．进而控制小车和大车的运动状态来达到防止和衰减吊重防摇的目的。考虑到CAN总线的使用特点、控制系统中传感器位置分散和起重机的工作特点，利用CAN总线构建防摇控制系统。用单片机PIC16F877设计了CAN总线智能节点，很好地解决了控制系统中硬件可能受到的干扰抑制问题，单片机控制CAN控制器由CAN驱动器经CAN总线发送和接收现场实时数据。CAN总线智能节点的设计是基于DSP的防摇控制系统设计的前期内容之一。     

桥门式起重机最优调压节能仿真研究

为了实现起重机最优调压节能运行,针对起重机的恒转矩运行和变工况负载特性,基于异步电动机Γ型等效电路,将定子铜耗和铁耗看作是仅与定子电压有关的不变损耗,将转子铜耗看作是随负载转矩变化的可变损耗,得到电气总损耗与定子电压和负载转矩的直接关系。通过求解得出电动机稳定运行条件下使电气总损耗最小的最优电压。研究和仿真结果表明:定子电压和负载转矩共同影响总损耗,按照电动机稳定运行时的近似转差率得出总损耗的精确解和近似解在低于200V时,误差较大,在高于200V时误差几乎为零,而随负载转矩变化的最优电压误差不超过7V;起重机按照负载转矩变化的适时调压运行方式的节能效果是显著的。     

绳长时变情况下轮胎式集装箱起重机非线性防摆控制算法

四绳轮胎式集装箱起重机由于自身的动力学特性较为复杂, 目前仍缺乏稳定高效的控制手段. 为解决港口起重机作业过程中台车定位精准度低、负载易受干扰摆幅大的问题, 文章设计了一种面向工业场景的非线性反馈控制器. 首先在未进行近似处理的前提下对起重机吊具摆动情况进行了建模分析. 在此基础上, 通过在控制器中引入摆幅反馈信息, 实现了绳长时变情况下台车的精确定位与负载摆幅的有效抑制, 为集装箱的运送路径增加了更多选择. 随后基于Lyapunov方法对控制器进行了稳定性分析. 所设计的控制方案在港口实际设备上进行了验证, 在定位精度与消摆性能上相较于人工操作取得了很大提升.     

基于ZigBee的门式起重机安全监控管理系统

根据门式起重机运行状态安全监控需要,结合ZigBee无线通信技术,设计开发了一种应用于门式起重机的安全监控管理系统.该系统网络节点硬件以STC12C5A60S2为控制器、CC2530为射频收发器.阐述了网络的节点硬件和软件设计,并介绍了上位机监控系统.经实际调试验证,该监控系统具有信号采集与处理准确、控制输出实时、人机交互友好等特点,实现了门式起重机运行的安全监控.     

新型框架式起重机的西门子电控系统解决方案

本文主要介绍西门子电控系统在国内首台海工专用框架式起重机上的应用,针对这种非传统起重机存在的控制技术难题提出相应的解决方案。其中介绍了驱动系统的容量校验计算,提出适合框架式起重机大车位置纠偏同步控制方法,应用起升同步及主从力矩控制,对传统起重机防止溜钩的方法进行改进,取得了较高的控制精度和稳定性,充分满足了生产过程的需要。     

造船龙门起重机大车纠偏控制系统的设计与应用

造船龙门起重机随着造船业的迅速发展也跟着快速发展起来。在大车行走过程中,由于龙门起重机的刚腿和柔腿之间的跨距较大,因此要求刚腿和柔腿的位移要始终保持一致,如果偏差过大则会造成大车偏斜运行等严重后果。本文结合软硬件的设计,详细介绍了大车纠偏控制系统从位置检测到位置闭环控制是如何实现大车的实时纠偏。     

基于自适应方法的桥式吊车的防摇定位控制器的设计

针对一类欠驱动非线性桥式吊车,设计了一种自适应控制器,它不需要对吊车模型进行近似解耦或线性化处理,不需要事先知道桥吊的精确的数学模型的参数信息,在负载质量等参数发生变化的情况下,能够实现对桥吊小车的精确定位与负载摆动的有效抑制,文中同时对该方法的稳定性进行了理论分析.该控制方法具有结构简单,计算量小的特点.数值仿真结果证实了本控制方法的良好效果.     

基于输入整形技术的吊车系统防摆控制

针对传统吊车防摆闭环控制方法存在的控制器设计相对复杂、控制效果不理想、不易实现等问题,提出了一种基于经典控制理论与前馈输入整形技术相结合的控制技术。首先,对吊车系统进行建模并简化数学模型,采用经典控制理论设计吊车的伺服控制系统。其次,在吊车伺服系统的基础上,引入输入整形技术设计吊车系统的ZV输入整形器。最后,通过MATLAB仿真验证所提出控制技术的有效性。     

欠驱动三维桥式吊车系统自适应跟踪控制器设计

针对三维桥式吊车系统的欠驱动特性, 设计了一种目标轨迹自适应跟踪控制器. 相比其他常规的三维桥式吊车控制器, 它不需要对吊车模型进行任何近似解耦或线性化处理, 并且考虑了系统所受的摩擦力与空气阻力等干扰. 在负载质量和吊绳绳长等发生变化或存在不确定因素的情况下, 它依然能实现对台车的精确定位与负载摆动的有效抑制. 对于闭环系统的稳定性, 文中通过Lyapunov方法和芭芭拉定理对其进行了理论分析, 随后的实验结果也表明了这种自适应跟踪控制器良好的控制性能和对不确定性因素的适应性.