基于變繩長雙擺模型的抓斗門座起重機(jī)吊重擺動控制研究

李威濤 郭建生

武漢理工大學(xué)物流工程學(xué)院 武漢 430063

0 引言

目前，對于門座起重機(jī)吊重擺動的研究主要集中在單擺問題上，且研究中往往忽略掉繩長的變化，Vaughan[1]考慮塔式起重機(jī)的雙擺特性，當(dāng)起重機(jī)起升到一定高度時，可能會引入高階的振蕩模式，因此設(shè)計了一種對系統(tǒng)固有頻率變化不敏感的輸入整形器，可以有效應(yīng)對一定繩長變化范圍內(nèi)的振蕩。張曉華等[2]設(shè)計了一種改進(jìn)EI輸入整形器，當(dāng)起重機(jī)做回轉(zhuǎn)與起升復(fù)合運動時也能一定程度上控制吊重擺動，但控制效果一般。當(dāng)?shù)蹙叽笮〔豢珊雎砸约颁摻z繩長度發(fā)生變化時，傳統(tǒng)的單模態(tài)輸入整形器很難對吊重擺角進(jìn)行有效的控制。本文以抓斗門座起重機(jī)吊重擺動系統(tǒng)為研究對象，考慮抓斗擺動和繩長變化，研究基于變繩長雙擺模型吊重擺動控制的輸入整形技術(shù)研究。

1 吊重變繩長雙擺動力學(xué)模型

如圖1所示，通過在立體空間建立直角坐標(biāo)系O-XYZ，得到了起重機(jī)吊重變繩長雙擺系統(tǒng)的物理模型。將坐標(biāo)系原點O定為起重機(jī)的吊重懸掛點所處的水平面和回轉(zhuǎn)過程中心線的交點，假定平面XOY為水平面，M點為抓斗質(zhì)心，其質(zhì)量為m，E點為抓斗懸掛點；OE為起重機(jī)作變幅運動時懸掛點運動的軌跡，懸掛點在OE方向的位移為s；起重機(jī)作起升運動時，抓斗在EF方向上運動，鋼絲繩EF的長度為l；鋼絲繩下節(jié)點距離抓斗質(zhì)心距離為r；起重機(jī)作回轉(zhuǎn)運動時，Y坐標(biāo)軸與直線OE的夾角大小為α，鋼絲繩EF在平面ZOE上……