本文關(guān)鍵詞：基于動(dòng)力學(xué)建模與MEMS技術(shù)的起重機(jī)制動(dòng)下滑量檢測(cè)系統(tǒng)研制

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【摘要】：作為一種重要的裝運(yùn)設(shè)備,起重機(jī)廣泛應(yīng)用于港口、廠區(qū)、冶金等場(chǎng)所,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用。起重機(jī)制動(dòng)性能直接影響其工作性能、安全性和可靠性,作為衡量起重機(jī)械制動(dòng)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo),制動(dòng)下滑量的檢測(cè)是保障起重機(jī)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。針對(duì)制動(dòng)下滑量較難檢測(cè)的問(wèn)題,本文基于MEMS技術(shù)和吊重系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模研究起重機(jī)制動(dòng)下滑量檢測(cè)的理論方法,并研發(fā)檢測(cè)系統(tǒng)�；诜治隽W(xué)中的拉格朗日方程對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模,建立了起重機(jī)吊重系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)模型,為后續(xù)的理論研究奠定基礎(chǔ)。通過(guò)仿真分析了起重機(jī)的制動(dòng)過(guò)程,仿真結(jié)果表明,所建立的模型可有效地獲得制動(dòng)下滑量和偏轉(zhuǎn)角。起重機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集系統(tǒng)的硬件平臺(tái)主要包括MSP430單片機(jī)及外圍電路、數(shù)據(jù)采集模塊、通信管理模塊、太陽(yáng)能充電模塊。數(shù)據(jù)采集模塊是采用MEMS傳感器采集加速度、角速度和磁場(chǎng)信號(hào)；通信管理模塊是實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信,主要包括串口通信與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信,串口通信完成單片機(jī)和無(wú)線模塊之間的通信,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信完成無(wú)線模塊和上位機(jī)之間通信。采用太陽(yáng)能電池板為鋰電池充電的方案,實(shí)現(xiàn)為整個(gè)硬件系統(tǒng)的供電。起重機(jī)制動(dòng)下滑量檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括上位機(jī)和下位機(jī)軟件模塊。下位機(jī)軟件模塊又包括了通信管理、數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)初始化,可以實(shí)現(xiàn)將傳感器中數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)中；上位機(jī)軟件模塊包括通信管理、人機(jī)界面、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)預(yù)處理,實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)和下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)接收、顯示和存儲(chǔ)功能。并針對(duì)MEMS傳感器所采集的加速度信號(hào)、角速度信號(hào)和磁場(chǎng)信號(hào)中不可避免的混入噪聲信號(hào)的問(wèn)題,采用卡爾曼濾波器對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理,可有效地濾除加速度傳感器中的隨機(jī)噪聲成分,采用互補(bǔ)濾波器對(duì)MEMS傳感器采集的三種數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,從而提高了測(cè)量精度和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。根據(jù)設(shè)計(jì)的軟硬件平臺(tái),構(gòu)建了起重機(jī)吊重系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)采集靜止、起升、制動(dòng)狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得到了與實(shí)際運(yùn)動(dòng)相吻合的運(yùn)動(dòng)變化趨勢(shì),表明所研制軟硬件平臺(tái)的準(zhǔn)確性。基于虛擬儀器平臺(tái),分析了數(shù)學(xué)模型和實(shí)驗(yàn)制動(dòng)過(guò)程的數(shù)據(jù),進(jìn)一步驗(yàn)證理論研究的正確性。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH21

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本文編號(hào)：1225024