一個控制器使門式起重機和減搖橋精確定位外文翻譯、中英文翻譯、外文文獻翻譯

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武漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 1 A in . . 813 r., 57, 03328 005; 0 006 006 一個控制器使門式起重機和減搖橋精確定位 . 喬治亞機械工程學院， 喬治亞技術(shù)學院， 13， 57 ,亞特蘭大 ， 0332國， 2005 年 9 月 28 日收到， 2006年 3 月 30日接受， 2006年 6 月 5 日可在線使用 . 武漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 2 一個控制器使門式起重機和減搖橋精確定位 摘 要 起重機是 很難 精確操縱載荷 的。 振蕩 ,可以誘導成大橋或手推車的阻尼系統(tǒng)輕度運動 ,并且還 對環(huán)境造成滋擾 . 為解決上述兩種振蕩的來源 ,結(jié)合反饋和輸入整形控制器的發(fā)展 。 該控制器是由三個不同的模塊 組成， 反饋模塊的檢測和定位誤差補償 ; 第二反饋模塊偵測并拒絕 振動 ; 使用塑 料 造 填充 的第三個模塊 ,以減輕振蕩 。 一個 使用 精確的模型矢量驅(qū)動 的 交流感應馬達 ， 為典型的大型 起重機 , 用同一個褶分析技術(shù) ,將非線性動力學起重機器分為對照設計 。 在佐治亞技術(shù)學院實 驗 10 噸橋式起重機控制器 。 該控制器具有良好的定位精度和 性能以 減少擺動 .。 關(guān)鍵詞 :輸入整形 ； 指揮整形 ； 起重機控制 ； 振動控制 ； 防搖 ； 橋式起重機 ； 龍門吊 床 1. 緒論 橋 、 門式起重機 在工業(yè)生產(chǎn)中 占據(jù)了關(guān)鍵 地位。 它們被 使 用在世界各地數(shù)以千計的船場 、 建筑工地 、 鋼鐵廠 、 倉庫 、 核電廠及廢料儲存設施 ， 以及其他工業(yè)園區(qū) 。 這種操縱系統(tǒng)的及時性和有效性 為 工業(yè)生產(chǎn)力 起了 重要貢獻 。因 此 ， 可以提高企業(yè) 經(jīng)濟 效益的起重機 是 極其寶貴的 。 這些 結(jié)構(gòu) ，見 圖一 。 予高度評價 的 壓電性質(zhì) .、抗 外部干擾 ， 如風力或 氣壓 (例如橋梁或小車 ) 能造成載荷振動 。 在許多實際 生產(chǎn) 中 ， 這些振動產(chǎn)生 了 不良后果 。 搖 動使得 有效載荷或鉤 的 精確定位 在 一人操作 的時候 費時 費力； 此外 ，當載荷 或 周邊障礙 有 是一個危險和脆弱 的時候， 振蕩可能存在安全風險 。 廣泛使用的橋 、 門式起重機 ， 再加上要控制不必要的振蕩 ，使得 大量的研究與控制這些結(jié)構(gòu)有了干勁 。 工程師們正試圖改善 其 易用性 ，以 增加 經(jīng)濟效益， 并減輕安全上的顧慮 ， 起重機系統(tǒng) 的 三個主要 要 解決 的 方面 : (1)運動誘發(fā) 的 振蕩 ； (2)擾動誘發(fā) 的 振蕩 ； (3)定位能力 。一個 15 噸 的 橋式起重機采用魯棒輸入整形技術(shù) 來 減少運動誘發(fā) 的 振蕩(& 997)。 萊利建議控制小車位置和振蕩通過比例 控制 ， 在這之間的耦合電纜角和運動的小車 將 被增加 (& 2001)。 出了動態(tài)基于逆控制 以 降低瞬態(tài)和殘余運動誘發(fā)振蕩( 2002)。 金大中推行了極點配置策略 ,對一個真正的集裝箱起重機運動控制和振蕩以及定位 ( & 2004) 。 日發(fā)達非線性控武漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 3 制載荷軌跡律跟蹤基于 穩(wěn)定性分析 ((2001) 。 奧康納制定了控制策略 ,基于機械波的概念 ， 涉及到未知的動力學習 ,通過小車 的 初步 提 案 (奧康納 , 2003年 )。 最后 ， 據(jù)弗里斯用廣義狀態(tài)變量模型的建議 (據(jù)弗里斯 , 1989 年 )， 再提出 了一個線性反饋控制法 (據(jù)弗里斯 , &羅瓊 , 1991年 )。 手推車的位置和電纜的長度 是 控制有效載荷 的 變數(shù) ， 以及各自的 空間 參考軌跡僅限于一類四階多 項式最小載荷的揮灑投保 。 控制并不 是 試圖消除干擾引起的振蕩 。 控 制計劃開發(fā)的 方法 可大致分為三類 :時間最優(yōu)控制 ， 指揮整形 ， 和反饋控制 。 執(zhí)行這些不同的控制方法 是有 一些挑戰(zhàn) 的。 共同 的困難 是驅(qū)動器的行為和電動機驅(qū)動起重機的 方 案 ， 非線性行為 ,這些要素已經(jīng) 成為 評價與分析 方案的 傳統(tǒng)技術(shù) ,也因此 ,控制器往往 被 設計忽略 。 時間最優(yōu)控制 的 缺點與問題是它無法實時實施 ，它 必須預先計算系統(tǒng) 的運動 軌跡 。在 目前已知的 范疇里 沒有用一個商業(yè)起重機執(zhí)行時間最優(yōu)控制 的 方案 ( 2002) 。 指揮塑 造是一個參考信號 術(shù)是可實時執(zhí)行的 ( 1990) 。 然而 ,指揮塑造沒有閉環(huán)機制 ,反饋控制 ,因此 ,我們必須使其 可配合使用反饋控制 ,如果是用于 抗 擾 。 在研究工作 中， 反饋控制是最常見的用以減輕定位和電纜擺動誤差 的 策略 。 這種 控制是適合有正確的定位 的 橋 架 或 小 車 。 然而 ,當一個反饋控制器必須盡量避免電纜晃動的時候 ,控制任務 將 變得更加困難 。 準確的測量有效載荷 是 必須落實 的 ,但 往往是昂貴或困難的。 這些 困難 在新加坡舉行 的 全自動商業(yè)起重機 在 碼頭 的 使用 被 2002)。 此外 ,反饋控制計劃是有點慢 ,因為他們本來就被動 。 舉例來說 ,當反饋是用來控制電纜 的 左搖右擺 時 ,電纜晃動 是 本系統(tǒng)在控制 中 將試圖必須消除 的 不良振蕩 。 其中最有用的技術(shù) ,被大家不致可否 的 。 柔性方式輸入整形 。 輸入整形不需要閉環(huán)反饋 系統(tǒng) 的控制 。 反之 ，是 預 先 減少控制振蕩 的 方式 ， 而不是被動地反饋 。 抑制振蕩的實現(xiàn) 需要 一個參考信號 ， 即預 測在 誤差發(fā)生之前 ， 而不是一個校正信號 ， 即試圖恢復偏差 ,回歸到一個參考信號 。 在起重機控制這方面 ， 這意味著傳 感光纜搖曳 ， 是沒有必要的 。 由于投入塑造是容易執(zhí)行的 ，相 比 于 反饋計劃 。 在許多情況下 ， 輸入整形技術(shù)還要 適合 于 非線性硬出席啟動和驅(qū)動馬達等 。 在減少起重機電纜搖曳的 方 案 中， 輸入整形技術(shù)已 經(jīng)被 證明是有效的 ( 1999; & 1998; et 1997; & 000) 。 起重機利用輸入整形控制也 被 展示了 （ et 2004) 。 在此基礎上控制器 的 開發(fā)設計已定位 在 抑制振動性能和合并反饋控制輸入整形 上。管制是由不同單元組成 ， 已被合并成一個 聯(lián)合 控制體系 。對 起重機的性能控制的每一個模塊都 是 設計 的 一個方面 。 反饋控制模塊是用來定位有效載荷的 ,在一個理想的位置 , 雖然不同的反饋模塊 會導致 動亂 。 塑造投入使用的 是 第三個模塊 ,用 以盡量減少運動誘武漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 4 發(fā) 的 振蕩 。 這個分配個人控制任務 的 策略 和 別控制器的 方法 相類似 , 2005) 。 該戰(zhàn)略 在 討論 和 實 施以前有助于減輕設計 的難度， 控制利用不同的模塊 的 優(yōu) 點 的任務 ，用 他們是最適合 的 ,反饋定位和抗干擾性 ,減少輸入成形存在運動誘發(fā)振蕩的非線性 。 在佐治亞技術(shù)學院 (佐治亞技術(shù) ) 位于制造研究中心 (博 ) ,展示 的是 10噸橋式起重機控制評價試驗機 。 以下各節(jié)提供了金匱起重機動力學系統(tǒng)包含的非線性驅(qū)動和 對 電機 的 影響 。 第 3節(jié)簡要 在 介紹了整體控制系統(tǒng)之后 ,將 更加詳細地描述組成 各個 模塊的控制器 。對 雙閉環(huán)穩(wěn)定模塊進行了討論 。 第 4部分說明 了由 不同 的 模塊組合成 的 單一控制體系 , 審查結(jié)構(gòu)和組合穩(wěn)定的 方法。 第 5節(jié)結(jié)束語 ， 用于顯示整個控 制系統(tǒng)的關(guān)鍵方面 的 實驗數(shù)據(jù)文件 。 2 . 動態(tài)起重機 馬克 在 這里用圖形容 10噸級起重機測試控制 。 2 . 刨床 方 案 ,這臺起重機可以簡單地歸結(jié)為一個鐘擺 ,支持晚上移動 作業(yè)。 如圖 。 3 . 大規(guī)模的有效載荷開銷都是支 承結(jié)構(gòu)的 分別 引起的； 重力加速度是 必須 克 服的； 粘性阻尼力 ,而后者的有效載荷可以形容為 阻尼 系數(shù)； 小車位置和長度的懸索是打成草 , 此時這種明顯 的 選擇對系統(tǒng)輸入 之下 的一個汽車模型的起重機及工業(yè) 用 機是不必要的 。 后來這些制度時 ,會考慮決定系統(tǒng)響應的參考信號 。 2 . 起重機類似 動力學表達 和 塑造公 式 使用 et (1991)。 與起重機模型 ,以這種方式 ,該系統(tǒng)減少到一個程度的自由與有線的角度 ,釔 ,作為獨立坐標 。 微分方程 表示為 有限電纜搖曳起重機系統(tǒng)允許一個假設近似小角度 ,減少 ( 1 ) : 承認 ( 2 ) ,這是一個二階阻尼振蕩系統(tǒng) ,可寫 武漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 5 系統(tǒng)的代表性與速度取 決于 單位角度 ,分析一個電纜可替代衍生的支持單位位置的時候 , 值 ,為 10， 假設初始條件 為 零 ,并利用關(guān)系 ( 3 )至 ( 5 ) , 其中得到了下列傳遞函數(shù)與有線角度速度的 關(guān)系公式 : 這種關(guān)系 是作為一個方框圖如圖 4， 凡座打成 “ 有效載荷 ” 代表 ( 6 ) 表示傳遞函數(shù) 。 速度的 定義 ,加 速 度 ,有效載荷響應與有線角的 如圖 也說明了 。 四是 支撐 單位的速度關(guān)系 ,并取得理想的參考速度 。 實際速度的支持單位是反應植物標記 “ 動力馬達 ” 的參考速度 。 這是一個綜合性廠 ,代表了驅(qū)動要素與起重機質(zhì)量 。 這些的組成元素 是 橋 架 和小車 ,馬達 ,驅(qū)動器 。 準確的產(chǎn)業(yè)模式 ,異步電動機 ,向量驅(qū)動器 ,并支持集體股 ,為典型的大型起重機 , 導出索倫森 ( 2005 ) 。 這種模式是代表方框圖無花果 。 5 驅(qū)動馬達 ,以一種全新的參考速度 。 三個要素構(gòu)成的模型 :一個開關(guān) ,速率限制器 ,線性 ,二階 ,重阻尼廠八開關(guān)元件通常將球原始參考信號 ,村 ,對速率限制塊 。 然而 ,當起重機發(fā)出過渡速度指令 時 ,暫時開關(guān)發(fā)出一個信號為零 。起重機移行速度指令這些指令改變了 旋轉(zhuǎn) 的方向 (向前扭轉(zhuǎn)或虎鉗 亦然 ) 。 這種行為取決于 可以說有以下轉(zhuǎn)換規(guī)則 : 該模型可以用來代表響應 ,不少工業(yè)建設載體和異步電動機的組合 都 正確選用四參數(shù)與模型 : 參數(shù)的回轉(zhuǎn)率變化率限制器 ,收盤 ; 轉(zhuǎn) 化成 開關(guān)元件 , x 厘 ; 固有頻率 H 級 ;阻尼比 H,為的 重機 ,這些參數(shù)估計為 160% /秒 ,為 . 度 /秒 , 重機的響應模型緊隨實際反應的 。 這可以看出 ,如圖。 6 , 那里的反應模式和實際反應的 支承指數(shù) 的速度指令已鋪上 。 3 武漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 6 第 2 款起重機所述的是一種線性載荷和一個非線性傳動 /電機 。 這里描述控制系統(tǒng)的產(chǎn)生參考速度指令 ,在發(fā)出的非線性和驅(qū)動馬達 , 達到三個效果 ,在有效載荷 : ( 1 )精確定位 ; ( 2 )運動誘發(fā)振蕩抑制 ; ( 3 )抗 擾 . 一個框圖整個控制系統(tǒng)是列圖 . 7 . 聯(lián)合控制的方法 ,實現(xiàn) 了 三個目標 ,分別考慮個別單元組成控制器是很容易理解的 。 接著說明了每三個單元 。對 穩(wěn)定的閉環(huán)模塊進行了討論 。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 7 3． 1 輸入整形模塊 一個成功的打壓振蕩線性辦法參考生成指揮驅(qū)動系統(tǒng) ， 取消自己出的振蕩 。 這樣一個技術(shù) ,輸入整形 ,是實施 列沖動 ,稱為輸入整形 ， 與參考信號 (此過程圖 . 8說明 ) 。 形司令部則用來驅(qū)動的線性系統(tǒng) 。 振幅和時間地點的沖動 ,其中包括輸入整形決意通過求解一組約束方程 來 限制不必要的系統(tǒng)動力學 。 這一切估計是都需要解一個該系統(tǒng)的固有頻 率和阻尼比的方程 。 如果金額殘余振蕩產(chǎn)生的序列脈沖設定為零 , 然后整形滿足約束方程被稱為零振動 ( Z 對 )牛頭刨床 ( 1990; 1957) 。 8有兩個推動力 ,并改變原來的指揮步驟成梯形狀的指揮 。 上升時間 由地面 指揮 ,是上升期的整形 , 四落實投入塑造一個物理系統(tǒng) ,如博起重機是 以 預期的方式顯示圖 . 9 . 形命令 . 踏送到驅(qū)動馬達 , 然后驅(qū)動響應的和電動機驅(qū)動的載荷 。 鑒于這種 情況 , 一要確定 輕率 非線性驅(qū)動馬達對什么命令可計算 ,以消除從載荷 來的 振 蕩 。 如果驅(qū)動電機 ,可表現(xiàn)為線性傳遞函數(shù) , 則是投入沒有不利影響的振蕩抑制的磁器 ； 這是由在互換性的輸入整形和線性裝置 。 然而 ,該模型包含了非線性率限制器 ,以及非線性開關(guān) ; 因此 ,代表了一種傳遞函數(shù)有可能已被排除 。 非線性驅(qū)動和電機廠了解的效應考慮框圖系統(tǒng)顯示圖 。 10A 條凡任意參考信號 ,第十 ,是由 非模態(tài) 整形投入生產(chǎn)指揮形 ,即刻 。 假定參考信號 ,終于得到了穩(wěn)態(tài)值 ， 還假定輸入整形旨在取消振蕩的線性廠克 。 如果是即刻作為輸入一個非線性廠 ,例如驅(qū)動馬達模型然后響應的非線性植物可作為 武漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 8 同一非線性響應 , 可以得到一個交替過程中的一些基線 指令 ,鎢 , 非模態(tài) 是由輸入整形乙 (不一定是由一個合消除振蕩脈沖序列適克 ) , 減少系統(tǒng) ,無花果 . 10B 款 . 這是一個等價系統(tǒng) ,不包含非線性元件 . 無花果 . 11說明這個過程中 ,當 和非線性植物分為率限制器回轉(zhuǎn)率參數(shù) ,通知國會說 ,有相同的反應 ,多 國民黨 ,是由指揮鎢和 。 任意球為基準 指令 解決過程中的一個和投入整形稱為卷積 。 如果可以顯示輸入整形因卷積 (插二 )由一個脈沖序列適合消除振蕩克 ,而該基線 指令 ,鎢 ,獲得了一些穩(wěn)態(tài)值 , 那么非線性元件的原有系 統(tǒng)不會有任何不利影響的振蕩抑制性能的影響 形信號 ,即刻 。 這是因為原有的制度朝野如果信號 立妥善塑造 指令 部 克 。 如果 這些委用條件 雙方不能滿足 , 那么非線性元件的原有系統(tǒng) ,可減少降低性能的原始振動投入整形 。 禍害率的評價限制器形 指令 任何十大回轉(zhuǎn)速度參數(shù) , S 號 一個可以發(fā)揮無遺褶分析每個組合的 X 和 S ,這當然是不切實際的 。 相反 ,一個可能很快評價限制器的影響 率 ,通過使用一個無量綱比率 這個例 如 述說速率限制器改變一個參考信號 ,如何迅速建立 這是因為 小車 50% ,而 一個速率限制因素對輸入整形并沒有 對 Z 有 不利影響 , 不管他的 指令是 參數(shù) ,對下列范圍 1 =氮 , 氮 1 , 2 , 3 ,信義 價值的是在可接受的范圍以內(nèi) . 這些結(jié)果列于表 1 . 卷積分析技術(shù)也可以用來分析不同的開關(guān)元件對整形的 Z (召回該開關(guān)元件電機回應影響只有移行速度指令 由 起重機發(fā)出 ) 。 發(fā)現(xiàn)不利影響確實存在 , 即便如此固有頻率和 如果沒有利用 ， 由于 起重機誘發(fā)振蕩造成的開關(guān)元件仍 于整形 。 這顯然表明無花果 . 12 . 固線 . 定單獲得通過模擬試驗 ; 它表明如何殘余振幅當輸入整形 ,是采用隨哦 自然頻率 是實驗振蕩振幅與不整形 , 分別 ; 其安插在圖表上對應的商品 ,為博起重機 . 根據(jù)上述結(jié)果 ,一方面是保證輸入整形模塊圖 . 9 少有效載荷誘發(fā)的 運動振蕩 ,即使存在非線性的驅(qū)動和電機廠 。 式各樣 的影響輸入整形分別由擁有眾多起重機經(jīng)營 商 通過一個雜亂的工作環(huán)境前后無輸入 整形 (瓊等 . 2004 年 ) 。 而起重機的運動 ,向下尋找錄像機捕獲載荷的議案 。 無花果 . 13 比較反應的一個典型試驗 . 在不定形議案鉤擺動時 ,起重機正在指揮提出后 ,有人指揮停車 , 此外 ,載荷兩次相撞周圍的障礙 。 相比之下 ,形軌跡顯示誘發(fā)振蕩 的方 案被淘汰 ,并沒有發(fā)生碰撞 。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 9 3． 2 定位模塊 再次審議傳遞函數(shù) ( 6 ) ,用于間接 支承 單位的電纜角度速度 。 狀態(tài)空間描述這種植物后 ,直接的傳遞函數(shù) : 由于關(guān)系季和 Y 成立 ( 8 ) , 1 日承認 ,該國第二季等于 _手推車之間的相對位移和有效載荷 。 計算值 ,我們有 因為真正的一部分的值是一個負數(shù) , 國家 義 。 因此 ,值總是趨近于零 。 這個正規(guī)治療中的狀態(tài)方程 ,一個明顯的事實是強調(diào) : 有效載荷將始終來 至 下方直接間接支持點 。 因此 ,精確定位的 支承 單位 損耗 等于精確定位的有效載荷 。這一事實讓定位模塊被設計成一個配置控制器的 損耗 支持該股反而 非控制器配置的有效載荷 ,從而簡化了控制目標 這一有效載荷定位策略采用 制器則說明方框圖無花果 . 14 . 本模塊控制地位的有效載荷沿大橋軸線 . 一個理想的 設想 是發(fā)給 管理人員 作為一個位置參考信號 ,公關(guān) 。 關(guān)于博起重機 ,一臺激光距離傳感器提供橋 架 位置的反饋 ,鉛 . 這兩種信號進行比較 ,產(chǎn)生一種錯誤的信號 ,聚乙烯 ,即送到鈀塊 。 針對不同的錯誤信號 ,鈀塊產(chǎn)生一個信號較預期橋 架 速度 。 為防止這一信號驅(qū)動橋 架從超過 安全速 度 , 一個武漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 10 已經(jīng)插入飽和 截短參考速度 ,村 ,送到橋式驅(qū)動馬達的 , 造成橋梁響應速度的 最后 ,載荷對大橋的速度與有線的角度看 ,昆明 。 穩(wěn)定的模塊 ,可確定的 . 該系統(tǒng)被認為是 基本 穩(wěn)定 ,如果對任何有界的投入體系 ,產(chǎn) 出 , 其次 ,因為存在著非線性 (例如飽和開關(guān)座元件 , 速率限制器 ) ,還必須關(guān)注極限環(huán)的 存在 。 (二階植物在 驅(qū)動馬達模型 ) ,有效載荷 。 對每個特征值均有負實部分 。 因此 ,對于任何有界投入上述各廠 ,產(chǎn)出 界 因為飽和界村 。 由于 界線 ,昆明也是界的 。 極限環(huán)系統(tǒng)與 “ 硬 ” 非線性預測存在 ,像飽和或速率限制因素 , 已進行多年 , 基于通過描述正弦輸入函數(shù)使用方法 。 描述函數(shù)法是一種近似技術(shù) ,讓一系列控制器增益為一個可 預測系統(tǒng)無法呈現(xiàn) 的 極限環(huán) 。 因為近似性的技術(shù) ,三種偏差都可能 ( 1991) : （ 1 ) 上限周期的幅度和頻率的預測是不準確的 。 ( 2 )一個周期的限制預測 ,實際上并不存在 。 ( 3 )現(xiàn)有的極限周期 ,是不是預言 。 歷史上的描述函數(shù)方法已用于對系統(tǒng)僅有一個非線性元件 . 最近 , 新的研究已經(jīng)進行了因多種非線性元件了解環(huán)可能存在的極限 (安德森 1998年 ) 。 進行了系統(tǒng) 的解答。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 11 A in . of is be by of or or To of a is is of A a is in a to An of C to a to of is on a 10at r 2006 . a in of of 漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 12 to of be 1, in as or of or to In of or a or of a or a & 2004). of to a of to of to by of (1) (2) 3) et of a 15by & 1997). et to in of & 2001). a 2002) a on a to as & 2004). on a 2001). O’a on an O’2003). a 1989), a & 1991). of of to a of to to in be 漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 13 of A is of of to in A to is to be in to of of is no of a a 2002). is a is in 1990). of be in a if it is to be is in to of is a or a of be is or in in at 2002). is to be in to of s is of in as to is a it a to to a In of is As a is to In to in at 1999; & 1998; et 1997; & 000). a in et 武漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 14 2004). in by is of a is to of s A is to at a a is in a to of to is to 2005). by of in of of is on a 10in (at a of of a of by a of of is a of to of 武漢科技大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 15 2. 0to is 2. of be as a a as 3. of of as mt to is as g; a on be by b; of is . x, be as An t to a is a of is at be of to 2. et (1991). in is to of y, as of he of to a 1) 2) a o a of to of of x. 3) 5), relating