吊车防摆实物仿真技术研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要吊车作为一种搬运工具，在生产中发挥着重要的作用。但是由于吊车自身结构原因，吊运过程中不可避免会产生摆动，从而影响系统工作效率的提高。如何快速消除吊运过程中的摆动，是长期以来国内外控制领域研究的一个典型问题。在目前国内的防摆控制研究中，由于缺少合适的实验平台，众多的研究只能局限于计算机软件仿真而无法通过实验来验证。针对这种情况，本文结合“哈工大实验设备开发基金”，研制了吊车防摆实物仿真实验系统。根据吊车系统的物理模型，应用拉格朗日方程建立了系统的数学模型。为了进行控制系统的设计，对模型进行了线性化和简化;通过模型仿真实验证明

2、，该简化是合理的。本文进行了系统的电气部分设计与实现，实现了以S7-200型PLC为核心的吊车防摆控制系统。同时对系统性能进行了分析，并通过实物测试验证了分析是合理的。结合系统特点，应用最优控制理论和相平面的方法，提出了可以在PLC上实现的单、双拍消摆控制方法，该方法依靠控制起制动时的加速度来达到消摆的方法，具有算法简单，不需要摆角反馈等优点。根据系统功能要求，进行了系统程序设计，使得系统同时能够完成手动操作、防摆控制等功能.并在实物系统上进行实验，验证了系统具有较好的防摆效果。为了进一步提高系统效率，本文进行了绳长变化情况下吊车防摆控制研究。应用非线性理

3、论对吊车系统进行了解祸，消除了系统中绳长和位置间的祸合，分别进行了位置和绳长伺服控制器的设计;通过对摆动稳定性的分析，设计了防摆控制器，提出了行进时绳长可变情况下的控制策略.通过仿真实验证明，该方案能同时进行“行进时的防摆、变绳长和定位控制”，可提高系统运行效率。关锐词模型:非线性:PLC;吊车;防摆控制哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractCrane,asafacilityofconveyance,takesanimportantroleinproductions.However,asitsuniquestructure,it'sunavoida

4、blycauseswayingasworking,andthusreduceitsefficiency.Howtoreducetheswayingpromptlyisarepresentativequestionstudiedincontrolfiledhomeandabroad.Inmanydomesticstudies,duetolackofanappropriatemodel,manytechniquesareprovedbycomputersimulationsratherthenexperiments.Consideringthisproblem

5、,ananti-swaycontrolexperimentequipmentofthescalemodelcraneisbuilttomeettheneedofthe"school'sexploitationoftheexperimentalequipment".Basedthecrane'sphysicalmodel,Lagrangeequationisappliedtoformulatethecrane'sdynamicequations.Inordertodesignthecontroller,thedynamicequationsarelinear

6、izedandsimplified.Simulationsshowthatconversionsarereasonable.Thisdissertationemphasizesondesigningandimplementingelectricpartofthesystem,whichisbasedonS7-200seriesPLC.Performancesofthesystemareanalyzedandtestedbyexperiments.Consideringthecharacteristicofthesystem.Thepaperpresente

7、dsingleanddoubleanti-swayingmethods,whicharebasedonoptimalcontroltheoryandthephraseplanemethodandcanberealizedonPLC.Theswayingcanbeavoidedbycontrollingaccelerationsofthecrane'sstartandstopperiods.Thesemethodshavetheadvantagessuchassimplearithmeticandneednotanglefeedback.Accordingt

8、otherequirementsofsystemdesigns,t