臂架主动减振系统设计与控制策略研究

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1、分类号学号M201371463学校代码10487密级硕士学位论文臂架主动减振系统设计与控制策略研究学位申请人向冰：学科专业：船舶与海洋工程指导教师：余祖耀副教授向超高工答辩日期：2015年5月AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringStudyonDesignandControlStrategyofBoomActiveVibrationSystemCandidate:BingXiangMajo

2、r:NavalArchitectureandOceanEngineeringSupervisor:Prof.ZuyaoYuChaoXiangHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声

3、明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要伸缩式臂架结构因其作业

4、效率高、操作简单、安全性好等优点近年来得到快速发展。为提高臂架变幅速度和伸展长度，现代臂架设计正在向轻量化方向发展。然而，这时的臂架属于柔性结构，具有振动幅值大，振动频率低的特点，同时由于伸缩直臂负载的多变、各节臂之间的耦合作用及外部干扰等因素，传统的吸振方式减振效果往往不理想。主动控制因其良好的可控性与设计灵活性，一直广泛应用于臂架振动控制领域。本文以高空作业车臂架系统为研究对象，引入变幅液压缸对直臂结构进行主动减振控制，基于模态空间理论与柔性多体动力学，重点对臂架系统竖直方向上的振动控制方法进行了研究。首先，介绍了高空作业车

5、臂架系统的组成和原理，对臂架结构模态和瞬态冲击动力特性进行分析，明确系统减振目标，并据此对臂架减振控制系统进行设计。随后，对臂架系统各液压分系统的液压原理进行设计,绘制出液压原理图。从液压系统的运行平稳角度出发对多路阀及平衡阀进行选型分析，并对液压执行元件和液压源进行了选型设计。最后，建立了臂架柔性体及变幅液压系统数学模型，根据臂架减振系统边界条件与模态滤波技术对状态方程进行线性化分析，确定臂架减振系统的仿真参数。在此基础上，着重研究了臂架系统的减振控制算法，设计了一种基于系统的模态空间状态方程的特征结构配置方法，并将这种控制方

6、法与普通PID控制方法进行仿真对比。仿真结果表明与普通PID控制算法相比，本文设计的这种模态空间特征结构配置方法可以明显减小振动，提高系统稳定性，普通PID算法只能改善部分工况下的振动响应，对一部分工况下的振动无能为力。基于上述仿真结果，于Codesys平台编制本文设计的模态-特征结构配置算法控制程序，并将控制算法程序移植到EPEC控制器进行调试。关键词：臂架减振主动减振模态控制特征结构配置法I华中科技大学硕士学位论文AbstractInrecentyears，boomstructurehasgotfastdevelopment

7、becauseofithighworkefficiency,simplicityofoperatorandgoodsecurity.Modernboomarebuilttobeinlightweightofconstructiontoincreasetheirmaximumoperationvelocities,maximumlength,andoutreach.Hence,thetrussstructureoftheboomsetprovidesalimitedstiffnessandissubjecttobendingosc

8、illationsinthevariousmodes.Meanwhile,onaccountofboomloadchanging,couplingproblemofladderknuckleandexternalinterference,thedesignofv