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考虑钢丝绳弹性因素的抓斗卸船机摆动控制研究
| 论文题名： | 考虑钢丝绳弹性因素的抓斗卸船机摆动控制研究 |
| 关键词： | 抓斗卸船机;钢丝绳弹性;摆动控制;改进NZV方法;虚拟样机技术 |
| 摘要： | 抓斗卸船机是沿海沿江港口码头广泛应用的散货装卸设备，抓斗的摆动控制是否有效直接影响着卸船机的实际工作效率。现有研究一般通过建立抓斗卸船机小车—抓斗系统的动力学模型并应用输入整形方法对抓斗的摆动进行控制，其动力学模型中起升钢丝绳通常被作为刚性绳来处理，忽略了弹性因素的影响。由于动力学模型的精确性会直接影响摆动控制的有效性，因此，有必要建立更精确的动力学模型来研究抓斗卸船机的摆动控制。 本文建立了考虑钢丝绳弹性的小车—抓斗系统动力学模型，对抓斗的摆动控制进行了研究，并基于虚拟样机技术进行了仿真验证，所做主要工作如下： （1）考虑钢丝绳的弹性因素并基于拉格朗日方程建立了小车—抓斗系统动力学模型，与现有不考虑钢丝绳弹性因素的单摆模型进行了比较分析，并通过简化模型得到了系统的自然频率和阻尼比。 （2）考虑卸船机的工作效率和摆动绳长是否变化对抓斗的运行路径进行了规划，利用MATLAB/Simulink建立了弹性钢丝绳模型的小车—抓斗系统摆动控制仿真模型，基于该模型对经典摆动控制方法进行了仿真分析，结果表明，在控制精度要求较高的情况下，弹性因素对摆角控制有一定影响。 （3）提出了一种改进的NZV摆动控制方法，仿真结果表明，相对于基本摆动控制方法，改进NZV方法在考虑钢丝绳弹性因素的情况下具有更好的摆动控制效果，既能满足抓斗的摆角控制又能提高卸船机的工作效率；通过抓斗摆角对弹性参数的敏感性分析，表明抓斗最大残余摆角对钢丝绳直径的变化较弹性模量的变化更为敏感。 （4）基于虚拟样机技术建立了抓斗卸船机虚拟样机模型，其中利用ADAMS/Machinery Cable模块创建了柔性钢丝绳和滑轮组系统，实现了钢丝绳的参数化建模，仿真验证了所建理论数学模型的正确性；并对抓斗开/闭斗状态变换时抓斗摆动控制效果进行了仿真分析，表明抓斗摆动控制中需要考虑抓斗开/闭斗变换导致的重心变化。 |
| 作者： | 孟超 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 周勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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