【摘 要】
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桥式起重机是横架在车间、厂房、仓库、料场上方,实现物料立体空间运输的起重设备,也是应用范围最广、使用数量最多的一种物料搬运装备。在物品的搬运过程中,当执行机构启动和制动时,由于受小车横向、大车纵向的水平惯性影响,极容易产生物品摆动效应,甚至导致整机空间定位不准。起重机在智能化发展过程中,既要求吊重摆角在规定范围内,也要求起重机安全、高效、稳定运行,因此必须选择合理的抑摆定位控制方式,使得吊重摆角在
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桥式起重机是横架在车间、厂房、仓库、料场上方,实现物料立体空间运输的起重设备,也是应用范围最广、使用数量最多的一种物料搬运装备。在物品的搬运过程中,当执行机构启动和制动时,由于受小车横向、大车纵向的水平惯性影响,极容易产生物品摆动效应,甚至导致整机空间定位不准。起重机在智能化发展过程中,既要求吊重摆角在规定范围内,也要求起重机安全、高效、稳定运行,因此必须选择合理的抑摆定位控制方式,使得吊重摆角在最短距离内逐渐衰减至安全范围。本文针对桥式起重机吊重系统摆动问题,建立桥式起重机动力学模型,提出了PID、FPID、SPSO+FPID控制策略,并使用Simulink进行开环、闭环控制仿真,通过比较分析仿真结果得出最优控制策略,通过仿真验证最优控制策略性能。本文的主要研究内容有:（1）对桥式起重机工作原理进行分析,结合拉格朗日方程建立桥式起重机的三维动力学模型,进一步进行简化解耦,构建桥式起重机的二维动力学模型。（2）针对桥式起重机的抑摆控制目标,构建PID、FPID控制器对桥式起重机二维模型实现闭环控制,使用Simulink对开环、闭环动力学非线性模型进行仿真分析。（3）针对桥式起重机的抑摆与定位需求,提出一种惯性权重正弦调整的粒子群算法优化FPID的控制方法（SPSO+FPID）来实现对桥式起重机二维模型的控制,采用Simulink进行仿真,验证SPSO+FPID控制性能。（4）针对起重机实际情况,搭建桥式起重机三维抑摆系统的仿真模型,设计PID、FPID、SPSO+FPID控制器,调节相关参数,得到三维桥式起重机的仿真曲线。比较、分析相同控制策略下与不同控制策略下大小车的定位、抑摆效果,得出PID、FPID、SPSO+FPID控制策略可以满足起重机的定位和抑摆要求,具有一定的工程实践指导意义。通过三种策略的仿真结果可以看出,SPSO+FPID控制方法摆角小,超调量小,停摆、定位时间短,控制精度高,基本可以实现小车定位与吊重抑摆的同时性。本文通过理论分析、模型建立、仿真分析的方法,实现了桥式起重机二维与三维模型的抑摆与定位研究,本研究成果可为我国桥式起重机的智能抑摆与定位发展提供一定的思路,具有很大的理论意义和工程价值。
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