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起重机悬挂负载系统位置控制实验研究

作者：陈可,周惠兴, 单晓微,等日期：2023-05-25/span> 浏览：458 查看PDF文档

起重机悬挂负载系统位置控制实验研究*

陈可1,周惠兴1,2*,单晓微1,张中岳1,王曦1

(1.北京建筑大学机电与车辆工程学院,北京 100044;2.北京建筑大学

北京市建筑安全监测工程技术研究中心,北京 100044)

摘要:在起重机工作时,负载围绕吊装线旋转,存在定位困难的问题,为此,以动量轮为执行机构,提出了一种基于角动量守恒定律的悬挂负载系统姿态控制方法。首先,对悬挂负载系统的机理与结构进行了研究,用欧拉角描述法推导出了系统的运动学方程,并基于角动量守恒定律对系统进行了动力学建模;然后,对系统的稳定性进行了研究,采用比例积分与比例微分（PI+PD）混合控制律,实现了对俯仰方向旋转位置的控制目的;并设计了比例微分（PD）控制律,抑制了外部干扰对俯仰方向旋转产生的摇晃;基于MATLAB的Simulink环境对系统进行了风力扰动下的仿真实验;最后,搭建了样机实验平台,进行了实际过程测试,结合测试结果对仿真结果进行了验证。研究结果表明:所设计控制律有效,位置控制角度误差达到10-2量级;解决了负载旋转定位困难的问题,抑制了外部干扰对俯仰方向旋转所产生的摇晃。

关键词:自行式起重机;动量轮;角动量守恒;比例积分与比例微分混合控制律;姿态控制方法

中图分类号:TH213;TP23文献标识码:A文章编号:1001-4551(2023)03-0452-09

本文引用格式:

陈可,周惠兴, 单晓微,等.起重机悬挂负载系统位置控制实验研究［J］.机电工程,2023,40(3):452-460.

CHEN Ke, ZHOU Hui-xing, SHAN Xiao-wei, et al. Experimental study on position control of crane suspension load system［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2023,40(3):452-460.