基于柔性控制的垃圾抓斗吊自动控制系统

论文摘要

要实现垃圾吊系统的自动控制,必须根据系统功能和性能要求,充分考虑工作现场环境,合理规划利用现有设备,针对性地设计控制器的硬件平台和软件算法。由于桥式起重机和垃圾抓斗的悬索结构具有很大的柔性,悬索在垃圾吊运动时很容易产生摆动。这种摆动不仅给垃圾吊精确定位增加难度,影响抓料、投料等动作,而且有可能造成垃圾吊与周围物体或者垃圾吊之间的碰撞。故防摆动控制是本控制系统设计工作中的重点与难点之一。系统采用工业控制计算机+可编程控制器（PLC）+现场总线为控制核心,光电编码盘和变频器为主要检测元件和驱动装置。通过天车驱动电机轴同轴安装的光电编码盘测得天车的位置信息,由PLC采集后通过现场总线送给控制计算机,同时计算机输出控制信号给变频器,驱动电机带动天车和垃圾吊运动。软件方面,使用输入整形控制和PD反馈控制作为核心控制算法。用输入整形控制来抑制垃圾吊晃动,用PD反馈控制来实现起重机天车与垃圾吊的精确定位。提出了一种新的将上述这两种控制策略结合使用的方法——按行程分别作用法,使输入整形控制和PD反馈控制分别作用于天车的运行过程中。相较于两种控制方法同时作用的OLIS和CLSS,本方法因为两种方法的控制作用不产生互相影响,可以把各自的作用最大程度发挥,故可得到更低摆动和更快速度的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 引言
• §1-2 桥式起重机控制概述
• 1-2-1 起重机结构简述
• 1-2-2 起重机控制中的难点
• 1-2-3 起重机控制方法概述
• §1-3 课题来源研究意义和主要内容
• 1-3-1 课题来源
• 1-3-2 研究意义和主要内容
• 第二章 垃圾吊自动控制系统软硬件平台设计
• §2-1 引言
• §2-2 垃圾吊控制系统概述
• §2-3 垃圾吊控制系统硬件平台
• 2-3-1 垃圾吊控制系统硬件工作基本原理
• 2-3-2 垃圾吊运行控制
• 2-3-3 垃圾吊控制系统功能设置、参数设置方法
• 2-3-4 系统故障报警
• §2-4 垃圾吊控制系统软件平台设计
• 2-4-1 控制系统的界面确定
• 2-4-2 数据处理和报表
• 2-4-3 软件操作系统的管理
• §2-5 本章小结
• 第三章 垃圾吊运行控制原理与算法
• §3-1 引言
• §3-2 垃圾吊系统模型
• 3-2-1 驱动机构模型
• 3-2-2 天车与垃圾吊模型
• §3-3 垃圾吊运行控制器基本原理
• 3-3-1 输入整形控制
• 3-3-2 PID反馈控制
• 3-3-3 输入整形控制与PD反馈控制的比较
• §3-4 输入整形控制与PD反馈控制的结合
• §3-5 本章小结
• 第四章 按行程分别作用控制器仿真实验
• §4-1 引言
• §4-2 输入整形器的选择
• 4-2-1 摆动幅度
• 4-2-2 鲁棒性
• 4-2-3 调整时间
• §4-3 PD控制器参数选定
• 4-3-1 由主行程进入的调整行程
• 4-3-2 取消主行程直接进入调整行程
• §4-4 控制器性能测试及比较
• §4-5 本章小结
• 第五章 结论
• §5-1 全文总结
• §5-2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的相关科研成果