基于模糊神经网络的浮式起重机电气控制系统研究

论文摘要

浮式起重机是以起重船体作为载体的起重机械,在港口建设、水下救捞、造船工程、桥梁建设以及海洋工程中均有广泛应用。大型浮式起重机的各机构（主副起升、变幅、回转）的驱动系统,一般不要求高的速度,而是要求调速精度。常见的驱动方式有液压驱动和电动机驱动两种,但是,由于液压系统不可避免的渗漏,传动效率偏低,导致起重机动力容量增大。因此,近年来随着变频调速技术的成熟和应用,大型浮式起重机各机构采用变频调速交流电动机驱动成为的当今发展趋势。本文以100t全回转浮式起重机电气控制系统为研究对象,结合浮式起重机的结构和传动特点,对其电气控制系统方案进行设计,进而在对变频调速原理、模糊控制、神经网络研究的基础上,将模糊神经网络控制引入电气控制方案中,参与变幅机构变频调速电机的控制,通过自动调节由于波浪及起吊重物引起的浮式起重机臂架倾角变化带来的工作幅度变化,使工作幅度精度控制在±1%的范围内,提高变幅控制精度,保持良好的动、静态特性。论文的主要内容：（1）介绍浮式起重机的结构和特点,充分了解被控对像,可以有效地优化电气系统控制方案。（2）对浮式起重机电气控制系统进行设计,包括起升机构、变幅机构、旋转机构和联动操作台等的控制方案设计。（3）研究交流异步电动机在M-T坐标系上的数学模型,变频矢量控制原理,模糊控制和神经网络的理论基础,包括模糊控制和神经网络的组成、工作原理和模型的建立,基于T-S型模糊神经网络模型的原理。（4）研究模糊神经网络控制在浮式起重机电气控制系统应用。通过对变幅电机的控制,自动调整由船体横倾带来的工作幅度的变化。最后,进行模糊神经网络控制系统MATLAB仿真,对结果进行分析。总之,将模糊神经网络控制引入浮式起重机电气控制系统,可以提高系统的自动控制程度和控制精度,具有较高的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 与课题研究相关的国内外动态
• 1.2.1 浮式起重机的现状与发展
• 1.2.2 可编程控制技术的现状与发展
• 1.2.3 交流变频技术的现状与发展
• 1.2.4 模糊神经控制理论的现状与发展
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第2章 100t全回转浮式起重机的组成
• 2.1 100t全回转浮式起重机概述及性能参数
• 2.2 100t全回转浮式起重机机构组成
• 2.2.1 主起升机构
• 2.2.2 副起升机构
• 2.2.3 变幅机构
• 2.2.4 旋转机构
• 2.3 100t全回转浮式起重机金属结构
• 2.4 100t全回转浮式起重机电气控制系统基本结构
• 2.5 本章小结
• 第3章 100t全回转浮式起重机电气控制系统设计
• 3.1 100t全回转浮式起重机电气控制系统概述
• 3.2 100t全回转浮式起重机电气控制系统设计
• 3.2.1 电源部分
• 3.2.2 主起升机构控制
• 3.2.3 副起升机构控制
• 3.2.4 变幅机构控制
• 3.2.5 旋转机构控制
• 3.2.6 PLC控制及电控监控系统
• 3.2.7 联动操作台装置
• 3.2.8 照明系统
• 3.3 本章小结
• 第4章 交流异步电机变频矢量控制、模糊控制、神经网络的理论基础
• 4.1 交流异步电机变频矢量控制
• 4.1.1 交流异步电机在M-T坐标系的数学模型
• 4.1.2 变频矢量控制原理
• 4.2 模糊逻辑控制
• 4.2.1 模糊控制系统的组成
• 4.2.2 模糊控制器的工作原理
• 4.2.3 Takagi-Sugeno（T-S）模糊逻辑模型
• 4.3 神经网络控制
• 4.3.1 人工神经元模型
• 4.3.2 前馈型神经网络
• 4.3.3 反馈型神经网络
• 4.3.4 径向基（RBF）神经网络模型
• 4.4 模糊神经网络模型
• 4.5 本章小结
• 第5章 模糊神经网络控制在浮式起重机电气系统中的应用研究
• 5.1 浮式起重机倾角控制原理
• 5.2 浮式起重机倾角控制方案
• 5.2.1 浮式起重机倾角控制系统组成
• 5.2.2 传递函数
• 5.2.3 模糊神经网络控制器（FNNC）的设计
• 5.3 模糊神经控制系统仿真
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文与参加的科研项目