龙门吊车系统的动力学建模-(1)

2004-12-16232200621006-9348200602-0050-03150001TP391.9ADynamicModelingofaGantryCraneSystemGAOBing-tuanCHENHong-junZHANGXiao-huaDepartmentofEIectricaIEngineeringHarbinInst.ofTech.HarbinHeiIongjiang150001ChinaABSTRACTBasedonLagrangeeguationsadynamicmodeIisderivedfortypicaIunderactuatedmechanicaIgantrycranesystem.ThedynamicmodeIconsidersthesimuItaneoustraveIingtraversingandhoistingmotionsofthecraneandtheresuItingpayIoadswingandtheswingangIeofthepayIoadinspaceisdescribedbyspeciaIIydefinedtwo-degree-of-freedomangIe.ThankstothecharacteristicsoftheproposedswingangIedescriptionthedynamicmodeIforthethree-dimensionaIcranecanbeeasiIyreducedtothatofatwo-dimensionaIcranebydeIetingonedegree.ForthecontroIIerdesigntheIinearizeddynamicmodeIisaIsopresentedwiththeIinearizationconditions.FinaIIysimuIationresuItsdemonstratetheeffectivenessoftheprompteddynamicmodeI.KEYWORDSGantrycraneDynamicmodeILagrangeeguationsSimuIation112Moustafa3Lee4Moustafa3Lee4LeeMoustafa22.1051fxXfyYfl!!x!y!xXZByAA'!yXZByAA'!#$#5ddtOTO~gI-OTOgI=OI1T=ZIi=112mi2i-gI-I-OI-xyl!x!y1ddtOTO~x-OTOx=fx-Dx~xddtOTO~y-OTOy=fy-Dy~yddtOTOl-OTOl=fl-Dll+mgcos!xcos!yddtOTO!x-OTO!x=-mglsin!xcos!yddtOTO!y-OTO!y=-mglcos!xsin!⎧⎨⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪y21xM=x3yM=y4zM=05xm=x+lsin!xcos!y6ym=y-lsin!y7zm=-lcos!xcos!y8T=12Mx~x2+My~y2+Mz0+12m2m9MxMyMzxyzmgm2mE~x2m+~y2m+~z2m2m=~x2+~y2+l2+lcos2!y!2x+l2!2y+2sin!xcos!yl+lcos!xcos!y!x-lsin!xsin!y!y~x-2sin!yl+lcos!y!y~y10T=12Mx+m~x2+12My+m~y2+12ml2+12mlcos2!y!2x+12ml2!2y+msin!xcos!yl+lcos!xcos!y!x-lsin!xsin!y!y~x-msin!yl+lcos!y!y~y11211Mx+mx+mlcos!xcos!y!x-mlsin!xsin!y!y+msin!xcos!yl+2mcos!xcos!yl!x-2msin!xsin!yl!y-mlsin!xcos!y!2x-2mlcos!xsin!y!x!y-mlsin!xcos!y!2y=fx-Dx~x12My+my+mlcos!y!y+msin!yl+2mcos!yl!y-mlsin!y!2y=fy-Dy~y13Ml+msin!xcos!yx+msin!yy+m~xcos!xcos!y!x+m~ycos!y!y-m~xsin!xsin!y!y-mgcos!xcos!y=fl-Dll14ml2cos2!y!x+mlcos!xcos!yx+2mlcos2!yl!x-2ml2sin!ycos!y!x!y+mglsin!xcos!y=015ml2!y+mlcos!yy-mlsin!xsin!yx+2mll!y+ml2cos!ysin!y!2x+mglcos!xsin!y=01612~16Mgg+D~g+Cg~g~g+gg=17g=g1g[]2g1=xylTg2=!x!yT15Mg=M11gM12gM21gM22g[]D=DiaDxDyDl00Cg=C11gC12gC21gC22g[]g=1g2g[]!=U[]0U=fxfyflT2.3~y=y=y=y=y=0X~x=x=x=x=x=0Y~x=x=x=x=x=0Y2MMyxyy172M+mx-mlsin-mlcos-m2lcos-l2sin=fx-Dxxml-mxsin-ml2-mcos=fl-Dllml2=mxlcos+2mll+mlsin=⎧⎨⎩⎪⎪⎪⎪0181812.4IxIIyIIlIIlIIl3IIlxIIlyIIxI1IyI1IxI1IyI1sinxxsinyycosx1cosy1172Mx+mx+mlx+Dx~x=fx19lx+x+x=020My+my-mly+Dy~y=fy21ly-y+y=022ml+Dll-m=fl231923192020222321231819233Mx=100kgMy=50kgm=5kgx~xy~yllxxyy=000010000010925V9d\x\dt=sigIxdxdt1SvenLoncaric.ASurveyofShapeAnaIysisTechniguesJ.PatternRecognition1998318983-1001.2C-H.TehR.T.Chin.OntheDetectionofDominantPointsonDigitaICurvesJ.IEEETrans.PatternAnaI.MachineInteII.1989118859-872.3.J.200121348-50.4.BJ.200057585-588.1962.4-1956.10-501210352fxfyfl03xyl!x!yxyXZYZ!1.J.200018312-15.2.J2003206908-912.3KAMoustafaandAMEbeid.NonIinearModeIingandControIofOverheadCraneLoadSwayJ.TransactionsoftheASMEJournaIofDynamicSystemsMeasurementandControI1988110266-271.4Ho-HoonLee.ModeIingandControIofaThree-DimensionaIOverheadCraneJ.ASMETrans.OnDynamicSystemsMeasurementandControI19981204471-476.5.M.2000.227-294.1981-1967-1961-901龙门吊车系统的动力学建模作者：高丙团，陈宏钧，张晓华，GAOBing-tuan，CHENHong-jun，ZHANGXiao-hua作者单位：哈尔滨工业大学电气工程系,黑龙江,哈尔滨,150001刊名：计算机仿真英文刊名：COMPUTERSIMULATION年，卷(期)：2006,23(2)被引用次数：33次参考文献(5条)1.华克强桥式吊车模糊防摆技术[期刊论文]-中国民航学院学报2000(3)2.刘殿通,易建强,谭民适于长距离运输的分段吊车模糊控制[期刊论文]-控制理论与应用2003(6)3.KAMoustafa;AMEbeidNonlinearModelingandControlofOverheadCraneLoadSway19984.Ho-HoonLeeModelingandControlofaThree-DimensionalOverheadCrane1998(04)5.哈尔滨工业大学理论力学教研室理论力学2000本文读者也读过(4条)1.高丙团.陈宏钧.张晓华龙门吊车负载定位的一种非线性控制方法[会议论文]-2.吴晓.程文明.钟斌.马莉丽.WUXiao.CHENGWen-ming.ZHONGBin.MALi-li基于降维观测器的起重机吊重防摇系统研究[期刊论文]-计算机仿真2007,24(8)3.熊伟.梁艳阳.武丽.苏士斌.XiongWei.LiangYanyang.WuLi.SuShibin基于输入整形技术的吊车系统防摆控制[期刊论文]-计算机与数字工程2011,39(2)4.薛朵.李宇成港口集装箱吊车的建模与模糊控制[期刊论文]-机电一体化2000,6(3)引证文献(24条)1.刘为,瞿军,袁湛,付艳华,冯上金龙门吊车防摇模糊控制研究[期刊论文]-机械制造2009(02)2.蒋波,吕其惠ATV-58变频器在砼箱梁吊装施工中的应用[期刊论文]-起重运输机械2007(05)3.冯岷生,郭利进,叶宇翔吊车防摆的鲁棒PID控制系统设计[期刊论文]-计算机仿真2014(05)4.高丙团,李军远,章啸欠驱动旋转双摆系统的建模与仿真[期刊论文]-计算机仿真2010(11)5.安延涛,马汝建机械系统的拉格朗日法建模与仿真[期刊论文]-系统仿真技术2007(04)6.吕志,贾廷见,孙春志,陈圆圆变绳长三维吊车系统防摆与定位控制研究[期刊论文]-中原工学院学报2013(03)7.白克强基于输入整形技术的屋面材料送料系统[期刊论文]-西南科技大学学报2011(03)8.李舒方,丁中文基于PLC控制的龙门吊自动转向系统的设计与实现[期刊论文]-制造业自动化2010(04)9.王啸基于分布式系统的铁路长轨群吊测控技术研究[学位论文]硕士201010.吕志变绳长三维吊车系统动力学模型构建[期刊论文]-郑州轻工业学院学报（自然科学版）2014(02)11.丁宾,刘海平,邵晓根,卜慧平虚拟现实技术在塔吊模拟培训系统中的应用[期刊论文]-制造业自动化2012(19)12.卢伟,马晓平,周明,杨会涛无人机气动弹射动力学仿真与优化[期刊论文]-西北工业大学学报2014(06)13.李伟,杨洲,李君,孙振刚基于极点配置法的香蕉索道防摇控制器设计[期刊论文]-农机化研究2014(05)14.王君凤起重机吊摆系统的动力学分析与防摆控制研究[学位论文]硕士201115.崔建伟,赵雁,钟斌起重机吊重系统状态观测器设计与仿真[期刊论文]-计算机仿真2012(03)16.钟斌基于状态估计的起重机吊重摆角衰减方法[期刊论文]-计算机仿真2011(07)17.吴晓,程文明,钟斌,马莉丽基于降维观测器的起重机吊重防摇系统研究[期刊论文]-计算机仿真2007(08)18.李云林,徐为民,褚建新,周贤文双吊具欠驱动桥吊的建模与仿真[期刊论文]-计算机仿真2012(08)19.马博军,方勇纯,刘先恩,王鹏程三维桥式吊车建模与仿真平台设计[期刊论文]-系统仿真学报2009(12)20.熊伟基于输入整形的龙门吊车系统的防摆控制研究[学位论文]硕士201121.方晓旻船用起重机和波浪补偿控制系统设计研究[学位论文]硕士200822.王鹏程,方勇纯,相吉磊,赵振杰回转旋臂式船用起重机的动力学分析与建模[期刊论文]-机械工程学报2011(20)23.李林抓斗式卸船机电子防摇及半自动作业的模型及应用研究[学位论文]硕士201224.史洪宇工作艇收放装置关键技术及控制策略研究[学位论文]博士2013引用本文格式：高丙团.陈宏钧.张晓华.GAOBing-tuan.CHENHong-jun.Z