摘要：由于桥式起重机系统的运行环境的原因,起重机运行过程中普遍存在类似机械振动、风力影响等外部干扰。为了提高起重机系统的抗干扰能力和快速响应性能,以二维桥式起重机系统为研究对象,提出了一种鲁棒的基于固定时间滑模控制(FTSMC)的桥式起重机抑摆策略。首先,综合考虑了外部干扰以及导轨与行车之间的动态摩擦特性对桥式起重机动力学的影响,采用拉格朗日动力学方程建立了起重机系统的非线性动力学模型,并对其行车的期望轨迹进行了规划;然后,基于固定时间稳定理论和非奇异快速终端滑模控制策略,设计了新型非线性滑模面和弱抖振控制律,并利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性;最后,通过数值仿真实验验证了FTSMC控制策略的有效性。研究结果表明:在系统参数不确定性、不同载荷率等鲁棒性测试中,FTSMC控制策略能够保证系统的高抗干扰能力和快速响应特性,同时还表现出良好的负载摆动抑制能力;与现有文献中的控制策略相比,FTSMC控制策略可以在9 s内快速抑制负载摆动,抑摆控制时间至少缩短了25.3%;在行车的轨迹跟踪方面,FTSMC控制策略能够在6 s内精确地跟踪期望轨迹,其跟踪速度至少提升了49.3%。FTSMC策略不仅提高了起重机系统的快速响应性能和抗干扰能力,同时在抑制负载摆动方面也展现了其优越的性能。

摘要：针对桥式起重机主梁的轻量化设计方案对主梁强度、静态刚度的影响问题,基于相似理论和弹性静力学,采用方程分析法推导出原型主梁与相似主梁应力场相似的相似准则。依据主梁结构形式及受力特点,设计切实可行的主梁结构模型试验方案,开展轻量化主梁结构模型试验研究。结果表明,轻量化主梁在跨中截面腹板下半部分的弯曲正应力有一定程度的增加,腹板上半部分的弯曲正应力(绝对值)有小幅度下降;轻量化主梁在跨端截面的切应力增加幅度较大;轻量化主梁的最大挠度有所下降。依据《起重机设计规范》对轻量化主梁进行强度和静态刚度校核。在满足主梁强度、静态刚度要求的前提下,周期性去除腹板上的部分材料实现主梁轻量化设计具有一定的可行性。

摘要：以桥式起重机为研究对象,针对其在三维复杂欠驱动系统中因状态参量高度耦合而导致动力学方程难以线性化处理和滑模控制器本身控制力输出的高频抖振等系列问题,设计一种基于分层滑模控制的改进超螺旋滑模控制器,以期当负载质量和钢丝绳长度等参数不断变化时,仍能实现对起重机的精确定位并有效抑制负载摆角.采用Lyapunov函数对控制器稳定性和可行性进行证明,通过搭建物理模型对所研究内容进行验证,仿真与实验结果的一致性证明了所提出的控制器对抑制负载摆动现象具有较好效果.以上结果表明所研究的控制器能够在不降低系统鲁棒性的前提下有效消除系统抖振并抑制负载摆角幅度,具有重要的理论意义与应用潜力.

摘要：为解决严重外界干扰下桥式起重机长距离运输过程中定位困难、消摆时间长的问题,根据起重机先加速、再匀速、后减速的远程运输特点,利用两段Sigmoid函数,设计了可按需调整各阶段速度且高阶连续的新型跟踪微分器;采用Sigmoid函数构造了增益时变且连续可微的扩张状态观测器,使其具有“大误差小增益,小误差大增益”特性,克服了经典ESO增益在切换点处的突变问题,抑制了观测信号的微分峰值现象,实现了位移和摆角控制回路间的解耦;利用tanh函数改进了误差反馈控制律,避免了大扰动下的控制量饱和问题;综合形成了适用于起重机长距离运输、且能最大程度抑制振动和冲击的改进型自抗扰控制器,并对闭环系统的稳定性进行了严格的理论证明.仿真及实验结果表明,改进型自抗扰控制器在大干扰影响下可全过程平稳且基本无摆地将负载搬运到目标位置.

摘要：基于滑模控制理论,研究二维桥式起重机的控制器设计问题.首先,考虑小车端受到外界干扰的情况以及利用一些等价变换,得到一个四阶桥式起重机动力学模型;然后,根据得到的动力学方程,分别设计一种比例微分滑模控制器和一种比例微分积分滑模控制器,进而通过构造李雅普诺夫函数的方法证明两种控制器下滑模面的可达性和系统的稳定性;最后,设计1组对比仿真实验和1组在自制的桥式起重机实验平台上的验证性实验.实验结果表明,所设计的两种滑模控制器均可以使桥式起重机达到给定的控制目标.

摘要：针对工业桥式起重机输入信号存在时滞的问题,本文设计了一种鲁棒跟踪控制器.具体而言,本文通过分析欠驱动桥式起重机的特性,引入辅助系统,将时滞模型等效为不存在时滞的模型.在此基础上,考虑系统参数的不确定性,设计了一种鲁棒跟踪控制器.本文使用基于Lyapunov理论的稳定性分析及证明方法,通过建立Lyapunov-Krasovskii (LK)方程证明了位置跟踪误差以及摆角可以在有限时间内收敛到一个界内,且界的大小与控制增益负相关.完成控制器设计后,将其与工业上常用的比例–积分–微分(Proportion-integration-differentiation, PID)控制方法进行比较.仿真及实验结果表明,本文所设计的控制器优于PID控制器,具有良好的控制性能.

摘要：为了改善桥式起重机相对落后的设计方法,分析了桥式起重机桥架的结构特点;结合模块化基本思想,对桥架进行模块划分,提出零部件高效的参数化建模方法;采用完全模块化的参数化程序设计,并引入数据库管理技术对主参数进行数据管理;讨论了参数化环境下的工程图自动调整技术,实现了从三维模型到二维工程图的自动化设计.经太原重型机械集团有限公司应用验证,大幅度地提高了设计效率和设计质量.

摘要：为了克服传统的产品报价系统存在的报价慢、缺乏科学依据、缺乏市场应变能力等缺点,文章开发了一个用户友好的、能自动完成桥式起重机方案设计和网上报价的系统。系统应用基于实例推理和规则推理技术快速完成产品的概要设计,并以此为基础,综合考虑生产、市场等因素,利用数据库和因特网技术实现桥式起重机的远程快速报价。文章还对实例推理的一些关键技术,如实例表达、相似实例检索及实例修改等进行了研究。

摘要：针对起重机行业设计领域的设计成果重用度低、设计方法难共享、设计人员交差工作时间长的问题,提出了一种基于Web服务的参数化模块化在线协同设计方法。对客户机/服务器与浏览器/服务器两个机构的事务操纵和数据处理能力进行了比较分析,制定了"多客户端/主服务器/多工作站"(MC/MS/MWS)的工作模式。分析了在线协同设计中信息交互冲突和资源共享的问题,结合桥式起重机参数化变型设计技术和多工作站并行工作原理,提出了在线协同设计系统的构建方法。

摘要：近年来,很多学者对桥式起重机的防摆控制方法进行了研究,以提高起重机的作业效率。针对起重机模型的非线性和不确定性,设计了一种基于模糊的起重机的定位和防摆控制方法,利用两个模糊控制器对小车的位置和负载的摆动分别进行控制。其中,模糊位置控制器的设计是参考一个简单的速度参考曲线,对位置和速度进行有效地控制;而模糊防摆控制器则模仿起重机操作员的实际操作经验设计了一套模糊控制规则来消除负载的摆动。仿真结果证明了该方法的可行性,并且与线性二次型最优控制(LQR)进行了比较,表明了该方法的良好性能,且该方法对不同的绳长和负载有着较好的鲁棒性。