门式起重机的减摆PID控制系统

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1、门式起重机的减摆PID控制系统杨会珍李虹赵勇太原科技大学电子信息工程学院太原030024摘要：消除或减少吊重的摇摆对提高起重机工作效率、减少装卸作业安全生产隐患有重要意义，采用电子防摆装置，是减轻司机工作强度、改善司机恶劣工作环境的重要途径，也是实现装卸机械自动化的大势所趋。文中采用PID控制方法对起重机减摆问题进行了仿真研究，仿真结果表明，PID控制器既能实现小车的精确定位，又能有效地控制吊具的摆动。关键词：门式起重机；减摆；PID控制中图分类号：TH213．5：TG156文献标识码：A文章编号：1001—0785(2012)1I一0016—05Abstract：Itisi

2、mportanttoeliminateorreducethehoistingswinginordertoimprovethecraneoperationalefficien—cy，andreducethesafetyproductionhazardinloadingandunloadingprocess．Theelectronicanti—swingdeviceisusedasanimportantwaytoreducethedrivers’workstrength，improvetheirsevereworkenvironment，whichrepresentsthegen

3、eraltrendofachievingloadingandunloadingmechanicalautomation．ThePIDcontrolmethodisadoptedinthepaperforsimula—tionresearchontheswingreductionofthecrane，withthesimulationresultsshowingthatthePIDcontrollercannotonlyaccuratelypositionthetrolley，butalsoefectivelycontrolswingofloadliftingdevices．K

4、eywords：gantrycrane；anti-swing；PIDcontrol无关的特性。对于恒转矩负载，无论电机转速增加1门式起重机的减摆系统或减小，电机依旧输出恒定转矩。而负载的转矩转1．1变频器控制三相异步电机调速速特性随负载本身的变化而改变，类似这种转矩不变频器是异步电机变频调速的控制装置，有随转速变化的调速方式称为恒转矩调速。电压型变频器、电流型变频器及交一交变频器等2)在速度变化过程中，电机具有输出恒定转类型，其控制方式有很大不同。本文选用电压型矩的能力，如在电机启动和制动过程有加速和减变频器，并选择V／F控制方式。速现象。为了缩短这些过程的过渡时间，在电机根

5、据电机学原理，异步电机的同步转速由电源机械强度和电机升温等条件允许范围内使电机产频率和电机极数决定，故改变电机基频一下频率时生足够大的加速或制动转矩，最终使电机输出恒候，电机同步转速随之改变。当然，电机负载运行定最大转矩。时存在转差率，转差率的大小和负载大小有关。本文涉及的起重机运动控制系统中，重物在V／F控制方式是在控制电机电源频率变化的竖直方向起吊和降落过程中的恒转矩控制即上述同时控制变频器的输出电压，使得U／f为恒定值。第一种情况；在小车水平方向运行的起动、制动V／F控制方式常用在通用变频器上，主要用于节过程的恒转矩控制为第2种情况。能以及对调速范围不高的场合。2门式起

6、重机减摆系统数学模型由异步电机转速公式可知，当极对数P不变时，电机转速n和定子电源频率成正比，因此门式起重机的模型参数为：小车质量M=连续改变供电电源频率就可以连续平滑地调节电5kg，吊重质量m=10kg，小车水平位移戈=0～机转速，实现变频调速。1．25In，为小车水平速度，吊重摆角=一10。～1．2恒转矩调速10。，为吊重摆角速度，钢丝绳长度f：2In，F为1)负载具有恒转矩特性，如本文所述起重机小车水平驱动力，F为钢丝绳起升力，小车与轨道的位能性负载所需电机提供的恒定转矩与电机转速摩擦因数=0．2。起重机物理模型如图1所示。一16一《起重运输机械》2012(11)G)=

7、=ls2+gD(5)Gzs)=黯：1(6)G(S)、G(S)均为四阶传递函数，用PID控制器进图1起重机物理模型图行调试时很难找到稳定的参数，故对其进行降维对于定绳长的起重机减摆系统数学模型处理，根据式(4)，起重机防摆系统的传递函数还可表示为图4、图5所示。得到PID控制器基本r(M+m)+mlOcosO—mlOsinO+uk=F{【．．(1)模型见图2。+0s+gsinO=0列出状态方程在实际点附近0角趋近于0，所以这里的sinO=0，cosO=1。上式可进一步简化为{rXy=AX+BM(7)：+D