機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--三維橋式起重機(jī)的建模與控制 中文版【優(yōu)秀】
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美國機(jī)械工程師協(xié)會期刊—動力系統(tǒng)測量與控制雜志 1998年12月三維橋式起重機(jī)的建模與控制水源大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系 是基于新定義的雙自由度擺角建立的。此模型描述了起重機(jī)同時行進(jìn)橫動和吊裝運動,以及由此產(chǎn)生的負(fù)荷擺動。本文提出了一種能夠減弱震動的反搖擺控制方案,此方案是建立在線性化動態(tài)模型穩(wěn)定平衡的基礎(chǔ)上。這個方案不僅能夠保證迅速的阻尼負(fù)荷擺動,而且能夠保證對起重機(jī)吊裝位置的精確控制,同時根據(jù)實際的行進(jìn)橫動和緩慢的吊裝動作來確定起重機(jī)的負(fù)荷量,并且本文給出了實 證。1. 橋式起重機(jī) 于工 上運 重 。 是,起重機(jī)的 速 運動,這 是會 起不 負(fù)荷擺動, 速度 大 的負(fù)荷擺動 大。負(fù) 的 起 負(fù)荷擺動 重。這 不 ?的負(fù)荷擺動¢ £?¥?§荷'“,?? 生?fi。起?,橋式起重機(jī)工作時, ?負(fù) 的· 位置?于?? 能的?”,并 ?起重?的…度?!氩?緩慢 化。 學(xué)`′?了?種方式來控制負(fù)荷擺動。起重機(jī)系統(tǒng)的 ˉ量本?上˙于系統(tǒng)的產(chǎn)出量,這 ¨ ?的控制? ?雜化。 起重機(jī)的控制?ˇ對起重機(jī)運動的控制,對負(fù) 提 的控制以及對負(fù)荷擺動的—制。和 1979 了一個 ˙時 控制的? ,這個? 是?于在 速的 和 時 – 的? §,起重機(jī)速度a 的 。981)??提出?控制是o穩(wěn)定 于負(fù) 的擺動力。1985)提出來一種 控制運 ,這種 的 是? 的 荷擺動 1987) ?了一種反 控制 ,這種控制 來源于根 ? 。995)??提出?線性控制運 ,它建立在一種?? 動方 的基礎(chǔ)上,這種方 在負(fù) 量 大于起重機(jī)?量時才 ¥。1996)討論了起重機(jī)提 重 時,控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性? 。997)提出反搖擺控制 ,這種方 既保證了負(fù)荷擺動的快速減弱,又保證了對起重機(jī)位置的精確控制。所 上述研究的重點是對二維橋式起重機(jī)的控制,這種起重機(jī) 能進(jìn)行行走和 起動作。然而,在大多數(shù)工廠和倉庫,三維橋式起重機(jī) 。1988)創(chuàng)£了一種三維橋式起重機(jī)的動力學(xué)模型,這種模型建立在球面坐標(biāo) 1970年和格林伍德,1988年 基礎(chǔ)上。然后他們 ?了一種依靠起重機(jī) ?來控制的方 ,這種方 是以依照預(yù)期? ?的動力學(xué)模型線性模型是 互聯(lián)系的,并且它的參數(shù) 于起重機(jī)的 ?,這讓與控制 ?的 ?和 ¨?雜。這 控制 是負(fù)荷擺動,因此,這 控制在起重機(jī)的工作中£?了很多的位置誤差。文中提出了對三維橋式起重機(jī)的建模及控制的實際 方案,文章還–面講述了在建模與控制中的負(fù)荷擺動, 起動作及負(fù) 起重? 。首先,文中精確的 釋了與起重機(jī)行走 ?的新雙向自由擺角? ,以及三維橋式起重機(jī)的后文章提出了一個?于起重機(jī)的新的?線性動態(tài)模型,這個模型以新的擺角就 當(dāng)于一個具 靈活風(fēng)格的三 節(jié)機(jī)器?。?次,這個新的動態(tài)模型圍繞豎直方向的穩(wěn)定平衡來進(jìn)行線性化。然后由此產(chǎn)生的動態(tài)模型是與起重機(jī)的行走與橫動 互均衡的,并且模型的參數(shù)與起重機(jī)的 ?無?,值¨?注的是,這 ¨控制? 單化。根據(jù)這個 論,文章提出了一個新的減弱反擺角控制方案,此方案保證了對起重機(jī)位置及重 起的精確控制,還保證了負(fù) 擺動的快速減弱,這是起重機(jī)運行,穿 和緩慢起重動作的實例。文章的?余 排如§。第二部a 說明的是,三維橋式起重機(jī)的?線性動態(tài)模型是建立在新的雙向自由度旋角之上。第三部a的說明中,?線性動態(tài)模型 線性化了,然后文中 過 系統(tǒng)進(jìn)行修正,依靠根 ? ?了一個新的減弱反擺動控制方案,并¨到了程序控制的方 。第四部a中,這個減弱控制方案致力于對三維橋式起重機(jī)原型的性能評估。第五部a,這項研究¨到一 論。坐標(biāo)的定義1表示三維橋式起重機(jī)及?負(fù) 的坐標(biāo)系。坐標(biāo)系中個移動的坐標(biāo)系的起點是固定坐標(biāo)系中的(x, y, 0)點。移動坐標(biāo)系的每一個軸都與固定坐標(biāo)系中 對 的軸平行。義它在 中沒 表示出來。這個點沿著梁向且梁和是負(fù) 在 ??方向上的旋角,它一共 兩個部a?θθ 重機(jī) 重 1?三維橋式起重機(jī)的坐標(biāo)系負(fù) 在固定坐標(biāo)系中的位置由方程 1 2 3 定??中。本次研究的目的是控制起重機(jī)和負(fù) 的運動,因此X, Y ,L,θ坐標(biāo)系確定的。重機(jī)系統(tǒng)的運動方程是利 拉格朗日方程推到出來的(970)。在本項研究中,負(fù) 認(rèn)群,而繩子的?量和硬度是忽略的。動能,而勢能, 以§方程? ?中進(jìn) ,Y 橫動 ,L 起落…度 是由起重機(jī)?量和回轉(zhuǎn)件的?¥?量組?,比如 動機(jī), ?。m,g,?量,重力 速度和速度。是由§面方程 定?拉格朗日和 利的 數(shù)義?y,,L ?的 阻尼系數(shù)。起重機(jī)系統(tǒng)的運動方程由 L, F ˉ拉格朗日方程推 出來的,?中a別與之 ?的是 義坐標(biāo)中的X, Y ,L,θ此 f x,f y,f Y ,力。由于上述的擺角?性,三維橋式起重機(jī)的動態(tài)模型 以§?點?當(dāng)三維起重機(jī)的動態(tài)模型 以 化ee et 1997) ,它沿著 當(dāng)時,如此。這個動態(tài)模型 當(dāng)于一個具 靈活方式的三 節(jié)機(jī)器?(991). 說,動態(tài)模型 ( 9 )13 ) 以由§面 向量表示?中 態(tài)向量q, 動力向量f,重力向量g q ,還 減 定和5 × 5對 A / Q 以很 由q ¨到,當(dāng),是確定的。5 × 5 利 力 C(q, q),它?¢,這能£。 ?在本節(jié)中,一個新的反擺動控制方案 提出。首先,?線性動力學(xué)模型 線性化,?次?對繩子…度不 的¥實,文中 ?了一個新的減弱反搖擺控制方案,第三,一個?立的繩子…度控制器 ?出來,它 與§方 同時 “?。 后, 過慢慢? 繩?的…度來a式起重機(jī)的 大 速度是˙于重力 速度的,而且當(dāng)起重機(jī)工作時繩子的…度是?!氩??慢慢? 的。此次研究認(rèn) 例子很于˙擺動,當(dāng)x,y,,時,它和三角 數(shù) –,?線性模型中的?? 以忽略。然后?線性模型 (9) - (13)以 化的線性模型?這種線性動態(tài)模型,?ˇ運行動態(tài) 15 和 16 ,橫動態(tài) 17 和 18 ,和?立· 的動態(tài)負(fù) 19 。這種直行和橫動是 ?并且均衡的,這說明對三維橋式起重機(jī)的控制 以轉(zhuǎn) 同負(fù) 提能力的二維橋式起重機(jī)的控制。這項研究還 ?了反搖擺控制 ,這種方于同時控制直行和橫動動作。同時研究還依據(jù)負(fù) 提 力 19 ?了繩?…度的控制方 。?…度的反搖擺控制 本節(jié)中,一個二維橋式起重機(jī)控制器的新 ?方 提出,這種方 是基于線性模型的基礎(chǔ)上,利 了 和根 ?的方 。這種方 以不?負(fù) ?量·制(1987 u et 1995)。系統(tǒng)的 ?。在實?中,由于起重機(jī)是由? ? ?控制器的”動機(jī)來控制 ?中的力 以忽略 ,所以 動力f 以忽略,因和梁的動力,速度值 是他們的100…。因此,在實際? 中,u t?正比,對于轉(zhuǎn) ?控制器的 ˉ, 如§‰式?這 。然后,動態(tài)模型(15) 和 (16) 以 ?這 ?首先,是 ?系統(tǒng)中起重機(jī)動力的? 。于是 ?? ?中確定的新的 ˉ量,然后起重機(jī)的動力 以 ??拉` 以¨到‰式 24 以¨到§面的轉(zhuǎn) 數(shù)??中 數(shù),而V(s 和U s a別是?次,速度 ?控制器s 在Gt s 基礎(chǔ)上 過 方式 ?的。第一, ?? 數(shù)s 是 過 ‰式s =進(jìn)行 修ˉ (et 1992)¨到,然后¨出 論,s 是由‰式s =s /Gt s ¨出?中v 大,控制的穩(wěn)定性 ?。 是 會 致¨ 原件產(chǎn)生??。 2是速度 ?系統(tǒng)的示? 。 以¨出速度 ?系統(tǒng)的?? 數(shù)s ?此 系統(tǒng)的參 ˉ。起重機(jī)的 動器 時是 速度 ?系統(tǒng)控制,而不是 ? ?控制器。這種 ?方 (et 1997)很? 。 速度 ?控制器 起重機(jī) 動力2?速度 ?系統(tǒng)示? 位置 ?系統(tǒng)。 3系統(tǒng)的示? 這 的s 是位置 ?控制器,s 是速度 ?控制器,Dv s 是速度? L/S,它 起重機(jī)的速度?a轉(zhuǎn) ,起重機(jī)?ˇ的— 就是一個速度? 的例子。正如上述,s 的 ?是基于 修ˉ方 。 ?? 數(shù)s =s s /s 這 p ? s 的 ?。位置 ?控制器是由s =s /s ¨到¨出 論, ?? 數(shù)s 是由§面‰式¨到這 ,他們是位置 ?3位置 ?系統(tǒng)示? 控制系統(tǒng) ?。 4表示的是–面控制系統(tǒng)示? ,它由位置?系統(tǒng)s ,負(fù) 擺動力Gl s ,反擺動控制器Kθ(s)。Gl s 由‰式 22 ¨到?這 Θ 。Kθ(s)的 ?是基于s 和Gl s 根 ? 的基礎(chǔ)上。–面控制系統(tǒng)的根 ?的推 如 5所示, 過 Kθ(s)的 點和 點 在′ 的位置,然后¨出Kθ(s)?這 0。s/的目的是s 中的 /s。然后,當(dāng)Kθ(s)的 出直 轉(zhuǎn) 系統(tǒng)s 的 ˉ時,Kθ(s)就?了一個 后? 。這 擺角和起重機(jī)的動作就 以單?控制。5表示的是–面控制系統(tǒng)的根 ?,?中L= 1 m, a 的 之 就在于能夠由根 ? 定。 面控制系統(tǒng)就很穩(wěn)定。然而,由于線性系統(tǒng)中,?線性 動力會 忽略,所以 致系統(tǒng)不穩(wěn)定。。 控制系統(tǒng)的性能 以 ?? 數(shù)來a個 數(shù)在 4中 示每一個 ˉ量和 出量。 數(shù)中L = 1 m , 的控制§?中Gc s 由§面‰式定義?正如預(yù)?的˙ , 了 ¢的 減, 數(shù)Gc s 的 點都很穩(wěn)定。因此,?? 數(shù) 33 — 36 是這 。在 X/ 了 ?的a能力。Θ/控制, 穩(wěn)定 態(tài)的擺角在 點。根據(jù)X/v, 穩(wěn)定 態(tài)的起重機(jī)位置不會?到 ?? 的?o,并且,穩(wěn)定 態(tài)的擺角 不會 的 線?o。5–面控制系統(tǒng)的根 擺動 控制繩?…度緩慢 化?;诶K?…度?!氩?的? , 學(xué)` ¢ ?了一種新的 反擺動控制 。然而,在實?中,繩?的…度在起重機(jī) 起負(fù) 時, 時 進(jìn)行緩慢 化,所以,這個實際? 進(jìn)?。一個繩子…度 ?控制器。起重機(jī) 動力,負(fù) 提 力 以 中動裝置的轉(zhuǎn) ?控制器的 ˉ,而。正如上面所說, ?首先 ? , 說,上面‰式中的 的??中,然后,負(fù) 提 力 裝置的 ?是 同的,因此繩?…度 ?控制系統(tǒng)很 ?的 , 以 照起重機(jī)位置 ?控制系統(tǒng)來 ? ?!? 動裝置 時是 過速度 ?控制器來控制,而不是 力 ?控制器,˙ et (1997)提出的 ?方 就很 。§緩慢? 繩?…度。速度和位置 ?控制§度?立確定。然而,角度§n, 'ˉ以 繩?…度。在這項研究中,§能o?? 對繩?…度的? 定了?是o′格。 說,每一個繩?…度L,都 與之 對 的,n,們 于ˉ?控制系統(tǒng)的根 ?,并且角度§), 和 是 過?線?′ ¨的。他們是繩?…度,因此,他們 與繩?…度的實時控制。繩?…度緩 的穩(wěn)定性a 力是與起重機(jī)運動及負(fù) 擺動 互?立的,所以繩?的…度 是單?控制的。于是,如 繩?…度緩慢 化時, 4中的–面控制系統(tǒng)仍然是穩(wěn)定的,˙ 起重機(jī)的控制系統(tǒng) 是穩(wěn)定的。當(dāng) 0時, 4中的–面控制系統(tǒng) 以由§面的 形式表達(dá)??中 1 態(tài)矢量,A t 是的N X ,n 是–面控制系統(tǒng)的 點數(shù)量。本項研究中,角度§), 和 于實時控制,以此 對繩?…度的緩慢 化。然后每次t ≥ 0,系統(tǒng) A t 都 阻尼的穩(wěn)定?征值 點 。系統(tǒng) A t 是一個?于繩?…度的 數(shù),所以,當(dāng)繩?…度 L 緩慢 化時, 數(shù)à t 在緩慢 化。當(dāng)| L| 和|| à(t || , 和一個 范的A t 都¢夠˙時, 以利 個定理的內(nèi) 是? 系統(tǒng)是漸漸穩(wěn)定的,而且?穩(wěn)定范圍 以由A t 和à t 的?征值的 數(shù)來確定 1963年和1969年 。 § 是三維橋式起重機(jī)原型的原理示? 。?中梁向動裝置在梁上向 裝置提起負(fù) 上§移動。,2 ?,它移動的 大 速度和速度a別s,s ,s。440x= 480 kg/s , 480 N/V, 在 10y=40kg/s,0N/V。 起重機(jī)由三個 流 ?”機(jī)來 動。行進(jìn)和橫動 動裝置由速度 ?控制器控制。像 中所?示的, 兩個精密的位置?感器,還 裝了一個角度?感器來測量 1中的新的擺角數(shù)據(jù)。這個角度?感器在1997年 中 詳細(xì)說明。主控制器 的? 機(jī)系統(tǒng)。以£模?到數(shù)字,和數(shù)字到模?,還 數(shù)字 ˉ 出板。一個實時操作系統(tǒng) 于主控制器。 4? 負(fù)荷 ˙擺動實 ?定的 控制方案 ¢ 于控制起重機(jī)同時進(jìn)行行進(jìn),橫動,吊裝動作,以 ? 美的性能評估。 4中的–面控制系統(tǒng) 過 ?控制§ l = 和角度§ ) = ) = d(L) = ,?立 與每一個行進(jìn),穿 動作,這 數(shù)是度的緩慢? ?!?控制裝置“ 了一個速度 ?控制器,所以,位置 ?控制程序 由et (1997)提出 以控制提 過程中的繩?…度。由此產(chǎn)生的–部控制 都在由主控制員實施的20 毫秒“周期中執(zhí)行 過了。7和 8a別˙負(fù) 擺動和 大負(fù) 擺動的實 。當(dāng)起重機(jī)–速行進(jìn)4 ,橫動2 時,繩?…度 £ ˙速§…到 理想的起重機(jī)位置 ?,是 過ˉ′自由角度速度概 (1979) ¨的,它是基于平均繩?…度¨出的。理想的繩?…度 ?是?立產(chǎn)生的。 示的 速度是 過位置信號編碼器 a,并利 ? 濾波器, ? ¨圓 。 注?的是, 速度的測量不?控制。 8? 負(fù)荷 大擺動實 7和 8表明 ?的負(fù)荷擺動對起重機(jī)動作的?o僅僅停留在? 的三秒鐘。反擺動控制器Kθ(s)盡量把負(fù) 擺動和因此產(chǎn)生的起重機(jī) 速度,所以,起重機(jī)的理想 ? 是行進(jìn)與橫動動作 一秒的延遲。然而,繩?…度的控制是與負(fù) 擺動及起重機(jī)動作 互?立的。穩(wěn)定 態(tài)位置誤差–部并且負(fù) 擺動在起重機(jī)達(dá)到理想 ?兩秒鐘后 “。這 論與 ?? 數(shù) (33) - (36 是一致的,這 數(shù)的 點都 著¢夠的阻尼 減。我們 以 過觀察 中的速度與 速度來詳細(xì)了 起重機(jī)的動作。文中提出的控制方 在起重機(jī)同時行進(jìn),橫動,緩慢吊裝時的表 堪 美。學(xué)`們還在多種不同 態(tài)§做了額由于存在負(fù) ? (23),在負(fù) £5千克§ 到30千克時,起重機(jī)的控制性能沒 ?到?o。即 ? 負(fù) 擺動達(dá)到了15度,這種執(zhí)行方案 能夠保‰起重機(jī)的穩(wěn)定性能。 ?別注?的是,?種吊裝速度和方式都 ¢付諸實 ,我們 以 ,在 的吊裝速度及模式§,§方都能 ?的工作。5. 論這項研究中,一個新的三維橋式起重機(jī)的?線性動力學(xué)模型產(chǎn)生,它建立在兩個自由度 旋轉(zhuǎn)角定義基礎(chǔ)上。新的動態(tài)模型 當(dāng)于一個三連桿柔性機(jī)器?,還 著 靈活的運行方式。因次,這種靈活鏈 機(jī)器?的控制方以很 的 到控制三維橋式起重機(jī)之中。當(dāng)新的動態(tài)模型線性化之后,它能夠控制起重機(jī)進(jìn)行 和均衡的行進(jìn),橫動動作, 就是讓三維橋式起重機(jī)轉(zhuǎn) 過這一 , 學(xué)` ?了一種新的控制 令來控制三維橋式起重機(jī),這種控制是 過 ,根 ?,§的方 實 。理論和實 表明,以上¨出的控制方 既 以保證起重機(jī)符′快速阻尼擺動, 以保證精確控制起重機(jī)位置和繩?…度,因 的瞬時o , 以根據(jù)實際? 來同時控制行進(jìn),橫動,和緩慢的吊裝動作。這種控制方 ?負(fù) 量,? 負(fù) 擺動,緩慢提 動作的?o很˙。因此,本研究中提出的新的動態(tài)模型和控制方案很 于工 。致謝這項研究是由a感謝這 支‰,? 感謝- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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