滚轮式货架作为现代商店中常见的陈列工具,不仅能够提高商品的展示效果,还能有效利用空间,提升顾客购物体验。为了保证滚轮式货
哈尔滨工程大学学报舰载特种起重机轨迹跟踪吊重防摆控制曾昭龙,田凯,李文秀(哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001)亚谱诺夫后推法的基本原理,提出了一种基于李亚谱诺夫后推法的轨迹跟踪吊重防摆控制算法。该方法基于反馈控制原理,利用起重机关节间的耦合作用,将吊重摆角和关节运动变量作为反馈量进行控制器的综合设计,以实现减小吊重摆角。控制系统仿真结果表明该控制方法在控制起重机机械臂各关节平稳的跟踪给定轨迹的同时,能够实现吊重在三维空间的防摆控制。 ?)男,博士研究生;李文秀(1940?)男,教授,博士生导师。 舰载特种起重机结构示意图如所示。 它是由4段形状比较规则的刚性杆件通过关节连接形成的一种与多关节刚性机械臂结构类似的起舰载特种起重机是我国正在研制开发的舰上某型垂直热发射超低空近距离作战导弹装填机构111.它是一种新型的多关节、可伸缩折叠式船用起重机,平时折叠存放于甲板下的舱室中,工作时被举升至甲板面锁定后开始工作。舰载特种起重机是紧固在舰船上的导弹自动装填机构,在作业过程中无法避免由于海浪的运动对其造成的不利影响,即在海浪的作用下,载舰将会产生横摇运动(暂只考虑横摇运动)同时由于吊重与起重机机械臂末端通过钢缆柔性连接,因此载舰的这种运动是通过不断改变位置和姿态的起重机机械臂各关节传递到机械臂末端并与各关节的运动相叠加作用在与机械臂末端柔性连接的钢缆上,继而会使吊重不可避免的随载舰以及起重机机械臂各关节的运动而发生摆动。吊重的这种三维空间的摆动,对起重机的平稳运行以及安全作业有着严重的影响。因此,进行轨迹跟踪控制的同时,对该系统进行吊重防摆控制研究有着重要意义2?31. 1系统结构特点和动力学模型重机系统。载舰以及关节的运动会引起吊重的摆动,而各关节是由相应的液压装置驱动的,因此,整个舰载特种起重机系统就是一个由液压驱动系统、起重机机械臂系统和钢缆吊重系统构成的串联系统,其系统结构如所示。 舰载特种起重机串连系统示意图由可以更加直观的看出舰载特种起重机系统的这一串级特点,后级子系统由前级系统来驱动,*终由实际控制输入完成系统的控制。因此,从结构上看,该系统能够应用李亚普诺夫后推法进行控制器的设计14一51.利用拉格朗日法建立载舰横摇条件下起重机机械臂动力学模型如中+9(q>,qV,小)=0.:知T1 2.2起重机机械臂系统引入辅助控制量u2,由起重机机械臂系统逆运动学得负载压力期望值为力学模型如式(2):并令液压系统实际负载压力与期望负载压力的偏差Z=p?Pd,则式(1)中起重机机械臂子系统可以表示如下:。成立He 2.3液压驱动系统对式(2)中的液压驱动系统进行补偿,令压驱动系统补偿控制量。则由前面和Z的定义,液压驱动系统可以表示为v:Z=P-Pd因此基于上述3个串联子系统模型的李亚普诺夫后推法轨迹跟踪防摆控制器设计的主要任务就是通过选择适当的辅助控制量Ui,U2和U3满足¢1和¢2收敛到零。 3轨迹跟踪吊重防摆控制器定理对于由子系统M、和L组成的舰载特种起重机串联系统,在吊重系统反馈控制器FC1:的作用下能够使得¢1和¢2渐进收敛到零。其中,利用李亚谱诺夫后推法对各子系统进行镇定,可以得到相应的辅助控制输入U1、U2和U3.为李亚普诺夫函数,则其对时间t的导数为:贝I其对时间的导数:必须有6(1,即可令将式(11)代入式(10)中,贝有考察由子系统式(4)和(5)组成的系统,并设U1由式(11)确定。取正定函数:同样,有由机器人物理性质:5T.(12)此时令即通过选择U2可使子系统L和。 在空间的*大旋转半径为成的系统满足李亚谱诺夫稳定性。 考虑由子系统式(4)、(5)和(6)组成的整个系统,并设U2由式(13)给定。取正定函数:所以,有将式(15)代入式(14)中,因L是正定的,则有3(ei,51,专2,ZtX0成立。即通过选择M3可使子系统L、和组成的系统满足李亚普诺夫稳定性。 由以上的推导过程,可以得到吊重系统反馈控制器FCi和起重机机械臂系统反馈控制器FC2如式(7)和式(8)所示。起重机系统在FCi和FC2的作用下能够满足控制需要,即实现起重机各关节轨迹跟踪的同时,又实现了吊重的防摆控制。 4系统仿真分析4.1仿真条件轨迹规划采用所示的结果;载舰横摇运动选择正弦运动规律:qs(=即载舰*大横摇角为10°周期为8s;4.2仿真结果分析在上述仿真条件下得到起重机将吊重从起吊点上方搬运到某指定位置上方过程中,各关节轨迹跟踪曲线和吊重摆动曲线如、所示。 从可以看出,该控制系统能够较好的实现轨迹跟踪控制目标。其中轨迹跟踪的误差以回转关节*大,*大时达到了76%,但是*后还是逐渐逼近了给定曲线,各条轨迹跟踪误差均小于±2%.从可以看出在该轨迹跟踪吊重防摆控制器的作用下,能够将吊重在竖直方向的摆动控制在很小的范围内,而且摆动不是很剧烈;另外,控制过程中吊重⑻吊重竖直摆角吊重在竖直和水平方向的摆角5结束语文中提出的起重机轨迹跟踪吊重防摆控制方法,基于反馈控制原理,利用起重机关节间的耦合作用,将吊重摆角和关节运动变量作为反馈量进行控制器的综合设计,达到实现减小摆角的目的。系统仿真结果表明该方法在完成各关节轨迹跟踪控制的同时,对吊重的摆动有明显的抑制作用。 需要指出的是起重机轨迹跟踪和吊重防摆是相互制约的,两者是一对矛盾体。控制系统中的某些设计参数需要在仿真过程中进行试凑,用以权衡轨迹跟踪和吊重防摆的精度。
-
-
随着物流行业的快速发展,线棒式货架作为一种常见的仓储设备,被广泛应用于各类仓库中。由于长期使用和不当维护,线棒式货架可能
-
随着物流行业的快速发展,立体自动仓库作为一种、智能的物流解决方案,正逐渐成为现代物流的主流选择。立体自动仓库由一系列的技
-
有轨堆垛机作为现代物流仓储行业中的重要设备,承担着货物的垂直运输任务。为了确保有轨堆垛机的正常运行和延长设备的使用寿命,
-
货架,作为商场、超市等零售场所的重要设施,承载着商品陈列、展示和销售的重要任务。很少有人真正了解货架背后的工作原理,以及
-
随着现代工业的发展,金属隔离网片作为一种重要的工业材料,被广泛应用于各个领域。金属隔离网片具有耐腐蚀、耐高温、强度高等特
-
随着科技的不断发展,自动化技术在各个领域得到了广泛应用,其中自动货柜作为零售行业的一项重要创新,正逐渐改变着人们的购物方
-
金属隔离网片是一种常见的工业材料,广泛应用于建筑、交通、冶金等领域。本文将介绍金属隔离网片的构成成分以及其在不同领域的应
-
随着商业发展的不断壮大,各类商店和仓库对于货架的需求也越来越大。线棒式货架作为一种常见的货架类型,其安装方式对于货架的稳
-
随着物流行业的快速发展,入出库输送机作为自动化物流设备的重要组成部分,其安装方式和优化措施对于提高物流效率和降低成本起着
-
随着物流行业的快速发展,高架叉车成为现代仓库管理中不可或缺的设备。高架叉车的运用不仅提高了仓库的货物存储密度,还大幅度提
-
金属隔离网片作为一种重要的工业材料,广泛应用于各个领域。本文将介绍金属隔离网片的常见型号及其应用领域,以帮助读者更好地了
-
随着商业环境的不断发展,滑动式货架作为一种新型的货架安装方式,逐渐受到了商家的青睐。相比传统的固定式货架,滑动式货架具有
-
在现代物流行业中,仓储货架是不可或缺的重要设备。它们不仅能够提高仓库的存储效率,还能有效地利用仓库空间。由于市场上存在各
-
入出库输送机是现代物流系统中不可或缺的重要设备,它能够地将货物从仓库中运送到目标地点,提高物流效率。长期以来,许多企业在
-
悬臂货架是现代仓储系统中常见的一种货架类型,广泛应用于各行各业的仓库和物流中心。为了确保悬臂货架的正常运行和货物的安全存
-
随着现代物流业的快速发展,高层仓库的建设和运营成为了一个重要的环节。而在高层仓库中,拣选作为一个关键的环节,对于仓库的效
-
中量型A货架是一种常见的货物存储设备,广泛应用于仓库、超市、工厂等场所。正确的安装方式不仅能够提高货架的使用寿命和稳定性
-
滑动式货架是一种现代化的货架系统,通过滑动机制使得货物的存取更加便捷。与其带来的便利相伴随的是一些挑战。本文将探讨滑动式
-
箱盒单元式型号是一种常见的包装形式,广泛应用于各个行业。它以其结构简单、方便使用、易于堆放等特点,成为许多企业和个人选择