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全地面起重机具有移动灵活、越野能力强、结构紧凑等优点,在现代大型工程建设中发挥了重要的作用。大吨位起重机的智能化水平不高,降低了起重机现场人员的安装效率,对现场工人的安装技术提出了更高的要求。大吨位全地面起重机臂架组合的多样性以及现场存在各种不确定因素,给塔臂工况下的主臂伸缩控制带来了挑战。为了减少危险工况带来的事故,提高全地面起重机的可靠性和作业安全性,一般施工现场对于塔臂工况下的主臂伸缩采用手动控制。这种控制方式降低了塔臂工况的安装效率,增加了人力物力的投入,对现场操作人员的素质要求较高。 针对以上问题,本文应用MATLAB/Simulink软件建立主臂伸缩和塔臂变幅双机构动作协同控制的仿真模型,分析不同控制方法的仿真效果。本文的研究内容如下: (1)介绍了全地面起重机塔臂工况下整车的主要结构组成以及塔臂工况的起臂原理,分析了双机构动作协同控制方法。 (2)对主臂伸缩和塔臂变幅液压系统的控制模块进行推导,建立了控制模块的精确几何模型。根据塔臂工况下起重机的几何坐标关系,推导了不同的主臂长度和塔臂变幅长度对应的塔臂角度,以观察仿真效果。 (3)分析了不同的液压系统建模方法的特点,并应用传递函数法分别建立了主臂伸缩和塔臂变幅的液压系统传递函数模型,通过频域分析法分析了两个液压系统的系统稳定性。 (4)利用MATLAB/Simulink软件建立液压系统的仿真模型,运用时域分析法分析系统的动态响应特性。分别在主臂伸缩和塔臂变幅控制系统中加入定量顺馈补偿复合校正环节,以消除斜坡响应的系统稳态误差,提高系统的响应性能。 (5)分析影响系统控制精度的因素,比较并行控制和主从控制的仿真效果,并提出了交叉耦合PID控制方法。仿真结果表明,对于大吨位全地面起重机主臂伸缩与塔臂变幅系统的协同控制问题,应用主从控制和交叉耦合PID控制,能实现较好的控制效果。