橋式卸船機抓斗的定位和防擺控制

李東　童志銀

摘 要：格式抓斗卸船機在散貨碼頭中被廣泛應(yīng)用。不過在整體作業(yè)過程中，有諸多因素會引起抓斗搖擺，降低了作業(yè)效率和生產(chǎn)安全性。該文對橋式手機抓斗的定位和控制予以分析，通過雙回路控制系統(tǒng)，對小車位置和負(fù)載擺各自予以控制，以便能夠為工程實際工作選取合適的控制方法提供一些指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：橋式卸船機 抓斗 定位 防擺控制

中圖分類號：U653.928 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（a）-0085-01

橋式抓斗卸船機在散貨碼頭業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。不過卸船機在作業(yè)期間，由于小車的速度轉(zhuǎn)換、抓斗的負(fù)載升降和擾動等諸多因素，會造成抓斗出現(xiàn)搖擺現(xiàn)象。抓斗搖擺會很大程度地影響作業(yè)效率，加大整臺機子的結(jié)構(gòu)負(fù)荷，同時還會影響生產(chǎn)安全性。小車定位和抓斗搖擺控制是實現(xiàn)抓斗卸船機自動運行的主要技術(shù)。該文從小車定位和抓斗搖擺兩個方進(jìn)行分析，設(shè)計具有兩個回路的控制系統(tǒng)，對兩者進(jìn)行控制。

1 卸船機系統(tǒng)簡化數(shù)學(xué)模型

卸船機的簡化模型如圖1所示。

其中，M為小車質(zhì)量；m為負(fù)載質(zhì)量；θ為懸繩的擺角；l為懸繩的繩長；xM為小車的位移；xm為抓斗的水平方向位移；ym為抓斗的垂直方向位移；xd為抓斗與小車的相對位移；f為小車的牽引力；F為抓斗的牽引力。

假設(shè)：

a.小車和負(fù)載分別為質(zhì)點；

b.與小車牽引的摩擦力不予以考慮；

c.懸繩的質(zhì)量以及其引起的長度變化不予以考慮；

d.空氣阻力不予以考慮；

e.小車和負(fù)載運動于x-y平面之上。

系統(tǒng)的控制是為了能夠控制電機驅(qū)動小車帶動負(fù)載安全的抵達(dá)目標(biāo)位置，而且要求定位準(zhǔn)確及負(fù)載無擺動，簡單的說就是使xM，和在抵達(dá)至目標(biāo)位置的時候降低為0。

2 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

采用橋式卸船機的線性二次型最優(yōu)的控制方法，對控制系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行比較和驗證。

2.1 線性二次型最優(yōu)控制

如果把小車位移xM定義成對目標(biāo)位置的相對位移，那么就給予控制作用u，依照線性二次型最優(yōu)控制原理，能夠得到狀態(tài)方程的狀態(tài)變量為0，實現(xiàn)小車準(zhǔn)確抵達(dá)目標(biāo)位置，并且抓斗無擺動。

3 結(jié)語

在抓斗卸船機作業(yè)的整個過程中，小車的速度轉(zhuǎn)換、抓斗的負(fù)載升降和擾動等諸多因素都會引起抓斗搖擺。抓斗搖擺會很大程度的影響卸船機結(jié)構(gòu)壽命和安全生產(chǎn)。該文對橋式手機抓斗的定位和控制予以分析，通過雙回路控制系統(tǒng)，對小車位置和負(fù)載擺各自予以控制，并通過仿真實驗證明了模糊控制方法和常規(guī)PID控制方法的可行性，不過仍然需要進(jìn)一步進(jìn)行實驗研究。

參考文獻(xiàn)

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