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轮式起重机驾驶室俯仰控制策略设计研究

王全伟 高晓慧 文豪 黄金 张国鹏

王全伟,高晓慧,文豪, 等. 轮式起重机驾驶室俯仰控制策略设计研究[J]. 机械科学与技术,2024,43(2):212-217 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220306
引用本文: 王全伟,高晓慧,文豪, 等. 轮式起重机驾驶室俯仰控制策略设计研究[J]. 机械科学与技术,2024,43(2):212-217 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220306
WANG Quanwei, GAO Xiaohui, WEN Hao, HUANG Jin, ZHANG Guopeng. Design on Pitching Control Strategy of Wheeled Crane Cab[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2024, 43(2): 212-217. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220306
Citation: WANG Quanwei, GAO Xiaohui, WEN Hao, HUANG Jin, ZHANG Guopeng. Design on Pitching Control Strategy of Wheeled Crane Cab[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2024, 43(2): 212-217. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220306

轮式起重机驾驶室俯仰控制策略设计研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220306
基金项目: 山西省重点研发计划项目(202003D111009)、广东省市场监督管理局科技项目(2022CT12)、山西省高等学校科技创新项目(2020L0360)及太原科技大学博士科研启动基金项目(20192044)
详细信息
    作者简介:

    王全伟,副教授,博士,noveldavid@126.com

  • 中图分类号: TD63

Design on Pitching Control Strategy of Wheeled Crane Cab

  • 摘要: 在面临超大服役空间的起升高度场合进行作业时,轮式起重机的驾驶室需要适时调整上仰下俯动作以适应升降变化。为获得稳定的驾驶室空间变化,采用物理拓扑结构解耦,构建液压系统的数学模型,并提出鲸鱼算法优化分数阶控制器(WOA-FOPID)的控制策略,重点分析对比控制策略优化前后的动态响应性和抗干扰性。结果表明,WOA-FOPID控制策略可以对驾驶室的俯仰进行准确、快速、稳定的控制,提高了驾驶室的舒适性和宜人性。
  • 图  1  驾驶员视野图

    Figure  1.  Driver′s field of view

    图  2  驾驶室液压控制系统物理模型

    Figure  2.  Physical model of the hydraulic control system in the cab

    图  3  俯仰局部放大

    Figure  3.  Partial Enlargement in Pitch

    图  4  系统在无干扰无控制状态下Bode图

    Figure  4.  Bode diagram of the system in a state of no interference and no control

    图  5  系统开环阶跃响应图

    Figure  5.  Open loop step response of the system

    图  6  WOA参数整定的优化流程

    Figure  6.  Procedures of WOA paratneter tuning

    图  7  WOA算法整定原理

    Figure  7.  Optimization process for WOA parameter tuning

    图  8  有无优化算法FOPID的阶跃响应对比图

    Figure  8.  Comparison of step response with and without optimization algorithm FOPID

    图  9  目标函数值变化情况

    Figure  9.  Changes in objective function values

    图  10  两种控制策略的扰动误差图

    Figure  10.  Disturbance errors for two control strategies

    表  1  数学模型参数

    Table  1.   Mathematical model parameters

    参数参数值
    阀芯的固有频率$ \omega\mathrm{_h} $15.1
    阀芯的阻尼比$ \xi_{\mathrm{h}} $0.046
    活塞有效面积$ {A_1} $/m25.02 × 10−3
    流量增益$ K\mathrm{_q}\underline{ } $/(m2·s−1)2.42
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    表  2  控制策略阶跃响应参数

    Table  2.   Control strategy's step response parameters

    控制策略超调量/%稳定时间/s
    FOPID26.35820.12
    WOA-FOPID2.630.02
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2022-04-20
  • 刊出日期:  2024-02-01

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