【摘 要】
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160t全预制装配式架桥机是一种用于建设城市高架路的新型特种施工装备,可实现预制墩柱、墩帽、以及主梁的架设及装配,解决了传统架桥机架设过程中存在的施工周期长、占地面积大和交通拥堵等问题。论文对160t全预制装配式架桥机的精确吊装问题进行研究,通过分析其吊装过程发现,影响架设精度与速度最关键的问题是架桥机起重小车的同步控制和起重小车的精确对位,针对上述问题,本文将闭环控制理论首次应用于架桥机的精确吊
【基金项目】
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郑州市2020年度重大科技创新专项项目（编号:2020CXZX0065）:基于5G的装配式桥梁绿色建造成套装备、管理及产业化
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160t全预制装配式架桥机是一种用于建设城市高架路的新型特种施工装备,可实现预制墩柱、墩帽、以及主梁的架设及装配,解决了传统架桥机架设过程中存在的施工周期长、占地面积大和交通拥堵等问题。论文对160t全预制装配式架桥机的精确吊装问题进行研究,通过分析其吊装过程发现,影响架设精度与速度最关键的问题是架桥机起重小车的同步控制和起重小车的精确对位,针对上述问题,本文将闭环控制理论首次应用于架桥机的精确吊装技术中,主要研究内容及结果如下:（1）针对起重小车同步控制问题,首先建立了起重小车系统的动力学模型,并设计了一种结合交叉耦合控制策略的移动滑模控制器,提升了系统的鲁棒性;其次,为了加快误差收敛速度并抑制抖振,设计了一种变增益趋近律;同时,为了使架桥机起重小车适应不同工况下的扰动,设计了一种新的时变滑模扰动观测器,从而对产生扰动项进行实时的估计和补偿;最后,MATLAB数值仿真表明,设计的控制器可以提高起重小车的同步性与架设速度。（2）针对起重小车的精确对位问题,首先基于拉格朗日动力学方程建立了系统的数学模型,并对其性能进行分析;其次,基于状态反馈控制算法设计了起重小车吊具防摇控制器,初步实现吊具的精确对位;为了进一步提升系统的收敛性与稳定性,设计了基于滑模控制算法的防摇控制器,通过MATLAB数值仿真表明,上述控制器可以实现吊具的快速、精确对位。（3）对架桥机精确吊装控制系统的硬件进行设计;通过分析控制系统所需的位置、速度、摆角等信息以及功耗等要求,对各个模块进行选型并设计相应的外围电路,使用Altium Designer软件进行外围电路的绘制,并通过该软件将各模块排布到PCB板上。为精确吊装控制系统搭建硬件平台。（4）对架桥机精确吊装控制系统的软件进行设计;对系统进行初始化软件、上位机操作平台软件设计,基于Kalman滤波算法对传感器信息采集程序进行研究,为架桥机的精确吊装控制系统提供软件支撑。研究成果对研发全预制装配式架桥机以及类似吊装机械具有一定的指导意义。
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