论文摘要
消除或控制负载的摇摆对提高桥式起重机工作的效率、保证作业安全具有重要意义。采用自动控制方法进行减摆控制,是减轻司机工作强度、提高工作效率的有效途径,也是实现机械自动化、仓储现代化的大势所趋。因此本文针对桥式起重机的减摆控制进行了研究。本文首先采用第二类拉格朗日方法推导出桥式起重机系统的非线性动力学模型,在平衡位置处对起重机系统的动力学模型进行简化,得到相应的线性动力学模型,分析发现该模型是可控和可观的,为研究减摆问题提供了基础。同时,为考虑缆绳动态特性的影响,采用有限元法对缆绳进行建模,得到了包含缆绳的桥式起重机动力学模型。对线性模型、非线性模型和包含缆绳动态特性的振动模型进行了对比仿真,发现缆绳动态特性会使系统响应产生滞后并出现高频振动。提出采用PID控制器分别对小车位置及负载摆角进行控制,并利用遗传算法对控制器进行了参数优化。针对给定的模型参数,优化后的PID控制器可以取得良好的控制效果。最后,为适应模型参数的变化,将模糊控制用于PID控制器的参数自动整定从而构成模糊自整定PID控制器,对小车位置和摆角均采用模糊自整定PID控制器进行减摆控制。仿真结果表明,在一定的参数变化范围内这种PID控制可以取得良好的减摆控制效果。