【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物料输送与提升，特别是一种双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法。
技术介绍
1、双绳缠绕式提升系统以其独特的双绳缠绕式设计，显著提升物料输送设备的输送效率和稳定性，同时展现出极强的适应性，无论是垂直还是倾斜输送，均能轻松应对各种散装、块状及粉状物料的输送需求。该系统不仅具备大承载能力，在较小空间内即可承载重大载荷，而且通过变频调速技术实现了节能环保，降低了能耗，在矿山行业、建筑行业、冶金行业等多个领域都有着广泛的运用。
2、但是，双绳缠绕式提升系统采用两根钢丝绳同时提升一个容器，在提升过程中，提升钢丝绳及提升容器会产生非期望的纵向振动。同时在实际提升系统中，卷筒会存在制造或者安装偏差，两根钢丝绳由于自身的制造误差及不同程度的磨损，也会产生不同的弹性变形，加之可能发生的跳绳、滑绳等状况，都会导致两根钢丝绳的伸长量不一。在刚性罐道存在的情况下，由于其对提升容器有较强的约束，使得提升容器始终保持水平，因此，钢丝绳的伸长量不一，就会使得钢丝绳存在张力差。当张力差异过大时，不仅会加大容器与罐道的摩擦，也会加重钢丝绳的疲劳损伤，影响其使用寿命，甚至造成卡罐、坠罐等严重事故。
3、基于这些潜在风险，本专利技术提出了一种双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，实现双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡及容器振动抑制，保证提升系统安全平稳运行。
技术实现思路
1、鉴于现有的双绳缠绕式提升系统存在的钢丝绳张力不平衡、容器振动以及可能引发的安全隐患的问题，提
2、因此，本专利技术所要解决的问题在于如何有效实现双绳缠绕式提升系统中钢丝绳的张力平衡控制，并抑制提升容器的振动，从而保证提升系统的安全性和稳定性。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、第一方面，本专利技术实施例提供了一种双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其包括，根据钢丝绳和提升容器间的耦合振动，建立双绳缠绕式提升系统的动力学模型，其中所述双绳缠绕式提升系统包括不确定参数和未知干扰力；基于所述不确定参数和所述未知干扰力，以钢丝绳张力平衡控制和提升容器纵向振动抑制为控制目标，形成钢丝绳张力平衡的自适应鲁棒边界控制器；将所述自适应鲁棒控制器应用于所述双绳缠绕式提升系统，实施控制策略，使钢丝绳张力保持平衡，并有效抑制提升容器的纵向振动。
5、作为本专利技术所述双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法的一种优选方案，其中：所述动力学模型的构建方法为，通过设置定坐标系和随动坐标系描述系统运动，其中所述定坐标系表示系统宏观升降运动，所述随动坐标系表示系统各部件振动运动；定义所述系统运动的参数，其中所述参数包括总提升高度l、提升速度v、提升加速度a以及提升钢丝绳长度l；根据所述参数分析振动特性，记录t时刻位于垂直提升钢丝绳空间位置x处质点的纵向振动位移u(x,t)，并将此质点的动态张力fd(x,t)表示为准静态张力t(x,t)与弹性力eaε(x,t)之和，具体公式如下：
6、fd(x,t)＝t(x,t)+eaε(x,t)
7、其中，ea为钢丝绳抗拉刚度，ε为正应变，表示纵向振动位移u(x,t)对空间位置x的偏导数。
8、作为本专利技术所述双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法的一种优选方案，其中：还包括，根据所述动态张力fd(x,t)，综合考虑两根钢丝绳的动能、弹性势能和重力势能，两个浮动天轮的动能和重力势能，提升容器的动能和弹性势能；同时考虑两根钢丝绳所受阻尼力、提升容器阻尼、浮动天轮阻尼以及浮动天轮施加的激振力所做虚功，分析耗能项；基于hamilton原理，通过各项动能、弹性势能和虚功构建动力学模型；基于动力学模型所述动力学模型，利用变分理论和分部积分法获取双绳缠绕式提升系统的总体动力学模型。
9、作为本专利技术所述双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法的一种优选方案，其中：所述动力学模型包括总体动能、总体势能和虚功；所述总体动力学模型的具体公式如下：
10、
11、
12、其中，ρ为提升钢丝绳的线密度，ea为钢丝绳抗拉刚度，ma为提升容器及其载重的质量，mt为浮动天轮及液压缸活塞杆的质量，l为提升钢丝绳长度，cir为提升钢丝绳纵向阻尼系数，cic为提升容器处纵向阻尼系数，cis为浮动天轮处的阻尼系数，fi(t)为浮动天轮施加给钢丝绳的激振力，fi(t)为浮动天轮施加给钢丝绳的激振力。
13、作为本专利技术所述双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法的一种优选方案，其中：所述总体动能的具体公式如下：
14、
15、其中，ek为总体动能，l(t)为提升钢丝绳长度，v(t)为提升速度，x为提升钢丝绳空间位置，t为时刻，ui(x,t)为第i个钢丝绳在空间位置x处、t时刻的纵向振动位移。
16、所述总体势能的具体公式如下：
17、
18、其中，ep为总体势能，ti(x,t)为第i个钢丝绳在空间位置x处、t时刻的横向振动位移。
19、所述虚功的具体公式如下：
20、
21、其中，δw为虚功，cir为提升钢丝绳纵向阻尼系数，cic为提升容器处纵向阻尼系数，cis为浮动天轮处的阻尼系数，fi(t)为浮动天轮施加给钢丝绳的激振力。
22、作为本专利技术所述双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法的一种优选方案，其中：基于所述不确定参数和所述未知干扰力，以钢丝绳张力平衡控制和提升容器纵向振动抑制为控制目标，形成钢丝绳张力平衡的自适应鲁棒边界控制器，包括：在两根钢丝绳和提升容器连接处安装拉力传感器，获取连接处的张力h1和张力h2；根据张力测量值计算偏差，具体公式如下：
23、ωf(t)＝h1-h2；
24、基于所述总体动能、所述总体势能和所述张力偏差，设定自适应鲁棒边界控制器，构建lyapunov函数，具体公式如下：
25、v(t)＝αzv1(t)+βzv2(t)
26、
27、其中，v(t)为提升速度，αz和βz为正定权重系数，v1(t)为总体动能和总体势能的提升速度，v2(t)为张力偏差的提升速度。
28、作为本专利技术所述双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法的一种优选方案，其中：还包括：将提升容器阻尼系数、载重质量变化和钢丝绳线密度差异定义为双绳缠绕式提升系统的不确定参数θ＝[c1c c2c ma ρ]τ，估计向量为并对未知干扰力进行有界估计；根据所述不确定参数估计和所述未知干扰力的估计误差，重新定义lyapunov函数，设计控制律和自适应律；基于所述控制律和所述自适应律，通过lyapunov稳定性理论使容器振动位移和钢丝绳张力差收敛至零，实现钢丝绳张力平衡控制和提升容器纵向振动抑制。
29、作为本专利技术所述双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法的一种优选方案，其中：所述控制律和自适应律本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其特征在于：所述动力学模型的构建方法为，
3.如权利要求2所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其特征在于：还包括，
4.如权利要求3所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其特征在于：所述动力学模型包括总体动能、总体势能和虚功；所述总体动力学模型的具体公式如下：
5.如权利要求4所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其特征在于：所述总体动能的具体公式如下：
6.如权利要求5所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其特征在于：基于所述不确定参数和所述未知干扰力，以钢丝绳张力平衡控制和提升容器纵向振动抑制为控制目标，形成钢丝绳张力平衡的自适应鲁棒边界控制器，包括：
7.如权利要求6所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其特征在于：还包括：
8.如权利要求7所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～8任一所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～8任一所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其特征在于：所述动力学模型的构建方法为，
3.如权利要求2所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其特征在于：还包括，
4.如权利要求3所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其特征在于：所述动力学模型包括总体动能、总体势能和虚功；所述总体动力学模型的具体公式如下：
5.如权利要求4所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其特征在于：所述总体动能的具体公式如下：
6.如权利要求5所述的双绳缠绕式提升系统钢丝绳张力平衡协调控制方法，其特征在于：基于所述不确定参数和所述未知干扰力，以...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁兴亚，
申请(专利权)人：江苏海事职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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