船用起重机四旋翼减摇吊钩动力学特性Dynamic Characteristic of Anti-swing Hook on Quad-rotor of Marine Crane
方楠,黄哲,赵庭祺,王生海,陈海泉,韩广冬,孙玉清
摘要(Abstract)：
【目的】设计一种船用起重机减摇装置并探究其防摆机理，以期解决当前船用起重机吊装过程的摇摆问题。【方法】设计一种船用起重机四旋翼减摇吊钩装置，建立船舶-起重机-四旋翼减摇吊钩的动力学模型，并考虑风载荷的影响。设计自适应模糊比例-积分-微分（PID）控制策略应用于四旋翼减摇吊钩控制器，根据摆角偏差量控制相应电机转动产生抑制吊重摆动的推力，实现摆角在线实时控制。通过动力学仿真分析和实验验证，探究其减摇特性和运动规律。【结果】在船舶激励下吊重面内和面外摆角分别减少约66.8%和69.7%，吊重摆动投影在x和y轴最大偏移量平均降低62.5%。自适应模糊PID控制策略下的四旋翼减摇吊钩较PID控制响应速度提高25.0%，稳态性能提升13.0%。通过实验与仿真对比分析，吊重摆角曲线趋势基本吻合，在16 s时吊重趋近于稳定，验证了四旋翼减摇吊钩动力学模型的准确性。【结论】四旋翼减摇吊钩能有效抑制吊重摆动，可为船用起重机轻载吊装防摆研究提供新的可行性减摇方案。
关键词(KeyWords)： 船用起重机;四旋翼减摇吊钩;自适应模糊PID;动力学分析
基金项目(Foundation): 国家重点研发计划（2022YFB4300802）;; 国家自然科学基金（52101396）
作者(Author): 方楠,黄哲,赵庭祺,王生海,陈海泉,韩广冬,孙玉清
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