欠驅(qū)動非線性橋式吊車自動控制系統(tǒng)設(shè)計
橋式吊車是一種十分常見的裝配運輸工具,在港口、倉庫、建筑工地等場所得到了廣泛的應(yīng)用,當(dāng)前,對于橋式吊車主要還是通過有經(jīng)驗的工人來進(jìn)行操縱的,存在著培訓(xùn)周期長,勞動強度大,工作效率低,安全性不高等缺點。為此,設(shè)計一套操作方便的吊車自動控制系統(tǒng),可以提高吊車系統(tǒng)的工作效率與安全性能并將工作人員從當(dāng)前這種艱苦的工作環(huán)境中解放出來。 技木原理與工藝流程 1)橋式吊車自動控制系統(tǒng)設(shè)計 橋式吊車自動控制系統(tǒng)主要包括三個部分:吊車控制單元,工作空間監(jiān)控單元,和操作單元。控制單元是整個系統(tǒng)的核心部分,它主要負(fù)責(zé)吊車的作業(yè)控制。該單元接收來自操作員的命令還接收來自工作環(huán)境監(jiān)測單元的環(huán)境信息,從而實現(xiàn)自動避障或緊急制動監(jiān)測單元主要由多個CCD攝像頭和圖像處理器構(gòu)成,主要包括兩方面功能:將采集到的環(huán)境圖像實時地傳輸?shù)讲僮鲉卧?對環(huán)境信息進(jìn)行處理,得到障礙位置信息傳輸給控制單元以實現(xiàn)自動避障。操作單元是橋式吊車自動控制系統(tǒng)的人機(jī)接口。 2)橋式吊車實驗平臺 橋式吊車實驗平臺主要由機(jī)械主體,驅(qū)動裝置,測量裝置和控制系統(tǒng)四部分組成。機(jī)械主體是指橋式吊車的機(jī)械部分。驅(qū)動部分根據(jù)控制量來為機(jī)械部分提供相應(yīng)的力/力矩,從而實現(xiàn)對負(fù)載的安全、平穩(wěn)運送。控制系統(tǒng)的控制命令是跟據(jù)吊車系統(tǒng)的動力學(xué)模型以及實時狀態(tài)反饋來在線計算的,而實時狀態(tài)的反饋則通過測量部分(主要包括編碼器等傳感元件)來完成。 主要指標(biāo): 橋式吊車自動控制系統(tǒng)橋式吊車實驗平臺主要技術(shù)指標(biāo)負(fù)載定位精度:5mm。 負(fù)載擺角抑制:-10度~10度 具有負(fù)載緊急制動能力。 友好的人機(jī)界面 橋式吊車實驗平臺主要技術(shù)指標(biāo) 外形尺寸:2m×1.2m×0.5m。 控制周期:<1ms 控制方式:力控制。 應(yīng)用領(lǐng)域:1運輸2工業(yè)3建設(shè)。本項目的研究成果,可以有效地提高橋式吊車系統(tǒng)的裝運效率,減小系統(tǒng)操作復(fù)雜度,降低勞動強度,增加系統(tǒng)的安全可靠性。從而將科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益。項目組所設(shè)計開發(fā)的橋式吊車實驗平臺在教學(xué)、科研上也有廣闊的應(yīng)用前景。
河北工業(yè)大學(xué)
2021-04-13