輸入整形法在起重機中的應用

 

    機和塔式起重機進行防搖控製
，延遲反饋加大了係統阻尼；5采用輸入整形法和數字濾波器對橋式起重機進行控製
，證明了輸入整形法在抑製吊重擺動上比數字濾波器響應更快；6將輸入整形算法應用於集裝箱起重機防搖控製中，與傳統單次加速相比，輸入整形法對較小頻率變化具有魯棒性。

 

    本文利用龍門起重機的數學模型，研究了基於輸入整形（inputtingshaper

，IS）法的龍門起重機吊重防搖控製。

 

    基金項目：湖南省自然科學基金項目，項目編號：1040282輸入整形控製bookmark2輸shu入ru整zheng形xing法fa是shi種zhong前qian饋kui控kong製zhi技ji術shu
，廣guang泛fan的de應ying用yong於yu龍long門men起qi重zhong機ji控kong製zhi。這zhe項xiang技ji術shu是shi將jiang係xi統tong的de輸shu入ru與yu整zheng形xing器qi中zhong產chan生sheng的de一yi係xi列lie脈mai衝chong作zuo卷juan積ji，結jie果guo作zuo為wei控kong製zhi係xi統tong的de輸shu入ru來lai驅qu動dong係xi統tong
，達da到dao減jian小xiao殘can餘yu振zhen動dong的de目mu的de。輸shu入ru整zheng形xing器qi的de參can數shu是shi通tong過guo解jie一yi組zu限xian製zhi方fang程cheng來lai獲huo得de，根gen據ju不bu同tong限xian製zhi方fang程cheng就jiu可ke以yi設she計ji出chu不bu同tong整zheng形xing器qi來lai限xian製zhi係xi統tong殘can餘yu振zhen動dong。殘can餘yu振zhen動dong的de幅fu值zhi可ke以yi表biao示shi為wei：ZV法消擺的能力可以看做是正弦信號的疊加過程，如所示。如果兩個幅值相同
、頻率相同的正弦信號它們之間以合適的相位疊加在起
，所產生的組合將沒有振蕩
，即實現消擺。

 

    O係統固有頻率，Z――係統阻尼係數
；n――整形中的脈衝數
；第i個脈衝的幅度和時間
；-*後一個脈衝的時間t目前用於閉環係統的輸入整形器主要有ZV整形器

，限製方程為V（w
，）=0.由於整形器有時間延遲，通常取**個脈衝的時間，1=，同時為了使整形前的輸入和整形後的輸入驅動係統產生相同的運動，脈衝幅值必須滿足對於具有兩個脈衝的ZV整形器，其脈衝輸入序列為根據龍門起重機數學模型和輸入整形算法，在Mat-lab/Simulink中構建龍門起重機仿真框圖如所示。

 

    型頻率。如果w振蕩周期。

 

    理論上，如果起重機在作業過程中懸索長度

、線性阻尼不變，即係統⑴的模型參數O
，保持為恒定值
，ZV法可以在0.5個理論振蕩周期內，即0.5Td內完全消除由於起重機小車加速所引起的吊重擺角的波動。而在實際起重機作業過程中，係統模型參數尤其是與懸索長度相關的w的變化不可避免，這就對ZV法在實際的起重機擺角波動抑製控製中的應用帶來了局限性。為了減少ZV法對模型參數的敏感性，學術界提出了ZVD法（Zero-VibrationandDerivativeShaper，ZVD）。ZVD法在ZV法的基礎上，增加了V對w的變化率在w與IS中的係統模型頻率m相等處為0的約束條件：：0約束條件起可以確定三脈衝ZVD（a）ZV法與未整形龍門起重機吊重擺角響應（b）ZVD法fa與yu未wei整zheng形xing龍long門men起qi重zhong機ji吊diao重zhong擺bai角jiao響xiang應ying龍long門men起qi重zhong機ji吊diao重zhong擺bai角jiao響xiang應ying從cong中zhong可ke以yi看kan出chu，當dang未wei整zheng形xing的de輸shu入ru加jia到dao係xi統tong中zhong，吊diao臂bi定ding位wei後hou負fu載zai會hui產chan生sheng等deng幅fu擺bai動dong，而er將jiang兩liang種zhong經jing過guo整zheng形xing後hou的de輸shu入ru信xin號hao加jia到dao係xi統tong中zhong後hou，負fu載zai在zai整zheng形xing輸shu入ru作zuo用yong結jie束shu後hou基ji本ben實shi現xian零ling殘can餘yu擺bai動dong，但dan經jingZV整形後負載的定位和消擺時間都比ZVD要短。

 

    兩脈衝輸入整形與三脈衝輸入整形龍門起重機吊重擺角響應從中可以看出
，將兩種經過整形後的輸入信號加到係統中後，負載在ZVD法輸入作用結束後的殘餘擺動遠小於ZV法，說明ZVD法對吊重擺長變化的魯棒性優於4結語通過對龍門起重機在輸入整形前後的分析，輸入整形法可以抑製吊重殘餘擺動，在控製上ZVD法對吊重擺長變化的魯棒性優於ZV法，而在定位和消擺時間上ZV法比ZVD法要短，在Matlab/Simulink中的仿真結果驗證了輸入整形策略對吊重防擺控製的有效性。