桥式起重机智能防摆控制技术研究

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1、中图分类号：TP273论文编号102870416-SZ004学科分类号：085208硕士学位论文桥式起重机智能防摆控制技术研究研究生姓名谭鹏专业类别工程硕士专业领域电子与通信工程指导教师邵杰副教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一五年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicInformationEngineeringResearchonMulti-axisSynch

2、ronousControlandIntelligentAntiSwingTechnologyofCraneAThesisinEngineeringMaster,ElectronicsandCommunicationEngineeringbyTanPengAdvisedbyAssociateProf.ShaoJieSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2015承诺书本人

3、声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要桥式起重机（以下简称为起重机）广泛应用在港口

4、、火车站、仓库与许多大型工程建设中，并起到十分重要的物流运输作用。起重机的主要运动部分为：大、小车平移机构、吊重起升机构。目前在大、小车平移机构中多采用多轴驱动技术，多轴同步控制的研究对于起重机的平稳安全运行具有重要的意义。吊重起升机构的防摆控制技术对提高装卸效率，减轻操作人员的工作强度，减少起重机运行过程中的安全隐患具有较大研究价值。本文系统地介绍了几种控制理论，经典的PID控制理论、模糊控制理论、和粒子群算法（PSO算法）。关于PID控制器的比例、积分、微分环节系数整定问题，本文设计了模糊PID控制

5、器和PSO算法自整定PID控制器。本文建立了永磁同步单机的数学模型，研究了同步电机的调速工作原理，并进行了仿真研究。本文提出了一种多轴同步控制方法：基于虚拟轴的交叉耦合控制。该方案采用了模糊PID控制器。通过Matlab仿真实验对该方法的多轴同步性能进行了研究，经过分析仿真结果和采回的实测数据，证明了该方法具有良好的消除同步误差的能力，同时具备较强的鲁棒性。本文探讨研究了一种智能防摇控制系统，在消除吊重摆动的同时可以完成起重机精确定位。首先对吊摆动系统进行了动力学分析，利用拉格朗日状态方程方法建立数学模

6、型，基于该方程组建立吊摆系统的Matlab仿真模型，利用仿真实验，详细地研究了影响吊重摆动的各种因素。最后设计了一种位移补偿闭环防摆控制系统，该系统的控制器采用了PSO算法自整定PID控制器。该智能防摆控制系统与常见的几种防摆控制系统进行了仿真实验对比。仿真结果表明：该系统具有较好的摆角抑制作用，同时可以完成起重机平移机构的精确定位，验证了PSO算法自整定PID控制器在防摆控制系统中的适用性。关键词：永磁同步电机，多轴同步，防摆，模糊PID，粒子群算法I桥式起重机智能防摆控制技术研究ABSTRACTBr

7、idgecraneiswidelyusedintheport,railwaystation,warehouse,andmanylargeconstructionprojects,Itplaysaveryimportantroleinthelogisticsandtransport.Themainmovingpartsofthecraneare:cart,trolleyliftingstructure.Atpresent,thecartranslationmechanismmostlyusesmultia

8、xisdrivetechnology.Theresearchofmultiaxissynchronouscontrolisofgreatsignificancetothestableandsafeoperationofthecrane.Antiswingtechnologycanimprovetheefficiencyofloadingandunloading,andreducetheworkingintensityoftheoperato