38一初稿一起重機智能系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用
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- 38-初稿-起重機智能系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用內(nèi)容摘要
隨著起重機的發(fā)展，性能和功能的提升，國家對起重機等特種設(shè)備的安全性的要求越來越重視，使得控制線路逐漸增多、日益復(fù)雜，給制造、維護(hù)保養(yǎng)以及維修都提出更高的要求；隨著電纜價格日益攀升，生產(chǎn)成本和使用成本也在大幅度的提高，不符合國家節(jié)能減排的政策，由于起重機的工作特性，小車拖纜在工作中，每天成百上千次的不停的折疊、伸張，極易造成電纜保護(hù)套開裂，斷線等問題，極易造成事故。然而，近年來，應(yīng)用于起重機的控制技術(shù)發(fā)展迅速。通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采集起重機的各種電控系統(tǒng)的信號或信息，實現(xiàn)起重機電控系統(tǒng)的全面計算機圖形化監(jiān)控、故障監(jiān)控和跟蹤，對起重機的運行狀態(tài)、工作內(nèi)容的監(jiān)控和工作量的統(tǒng)計，有效提高生產(chǎn)管理水平；通過遠(yuǎn)程服務(wù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控手段，可以實現(xiàn)快速服務(wù)響應(yīng)，極大提高設(shè)備故障排除時間，保障設(shè)備完好率。隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，起重機智能系統(tǒng)的概念應(yīng)運而生。
目前，起重機智能系統(tǒng)主要應(yīng)用在許多要求高度安全可靠，先進(jìn)，快速，精確定位，運行平穩(wěn)的起重運輸領(lǐng)域。國內(nèi)外工程學(xué)界對智能起重機系統(tǒng)進(jìn)行研究與探索具有重要的理論價值和實際意義。提出智能起重機的定義，基本結(jié)構(gòu)和研究范疇，包括智能監(jiān)測，控制，規(guī)劃以及結(jié)構(gòu)設(shè)計等。討論目前智能起重機的研究狀況，分析需要解決的科學(xué)問題并對其未來的發(fā)展方向和研究重點進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：起重機；智能系統(tǒng)；應(yīng)用；
目 錄
內(nèi)容摘要 I
引 言 1
1 智能起重機的定義 2
2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 5
2.1 安全監(jiān)控和故障診斷 5
2.2精確定位和智能防擺 6
2.4遙控技術(shù) 9
2.5智能防撞 11
3 智能起重機的基本結(jié)構(gòu) 13
4 起重機的智能化研究的應(yīng)用 15
5 起重機的智能化研究的展望 16
5.1 智能起重機的體系結(jié)構(gòu) 16
5.2 智能控制的新理論與新技術(shù) 17
5.3 多傳感器的信息融合 21
5.4 學(xué)習(xí)控制技術(shù)和方法的研究 22
5.5 智能人機接口 24
5.6 智能路徑規(guī)劃 25
5.7 智能結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的新方法 27
6 結(jié)論 30
參考文獻(xiàn) 31
引 言
起重機廣泛應(yīng)用于車間、港口碼頭、電站、倉庫、海上鉆井平臺、高層建筑等場所，要求安全可靠、先進(jìn)、快速、精確定位及運行平穩(wěn)、并趨向大噸位、高效率、自動化、智能化及多用途方向發(fā)展。與此同時，用戶對其工作性能，操作舒適性，自動化程度，工作安全可靠性，設(shè)備故障監(jiān)控診斷能力等方面的要求也越來越高，所以必須采用智能起重機來滿足需求。
起重機是一種集物料起重、運輸和裝卸為一體的輸送設(shè)備和工業(yè)安裝設(shè)備，在現(xiàn)代化生產(chǎn)中起著不可或缺的作用。長期以來，我國對起重機的設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計水平的衡量通常側(cè)重于技術(shù)角度，而對經(jīng)濟性、環(huán)保性等方面的要求考慮較少，致使起重機能耗高、自重及體積較大且安全系數(shù)裕量也較大，造成資源的浪費，并且針對目前起重機行業(yè)單一起重機設(shè)備價格過于低廉和低端起重機產(chǎn)品過剩，造成惡性競爭的現(xiàn)狀，產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷升級，產(chǎn)品附加值和業(yè)務(wù)拓展范圍隨之?dāng)U大。對于用戶來說，人力成本的增加占企業(yè)成本比重越來越大，這就促成了一部分市場的需求。起重機的智能化技術(shù)正好符合了目前的市場潮流，也響應(yīng)了國家號召的工業(yè)4。0戰(zhàn)略，提高了用戶的現(xiàn)代化管理，節(jié)省用工數(shù)量和成本，又為起重機企業(yè)提供了設(shè)備升級和利潤增長點，為今后起重機行業(yè)發(fā)展方向指明了通道。
國家經(jīng)過多年的探索，確定了利用機器人技術(shù)改造現(xiàn)有工程機械，即研制智能化工程機械。智能化工程機械涉及機、電、液、聲、光等學(xué)科，以計算機技術(shù)、控制技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)等為基礎(chǔ)，將多種技術(shù)組合起來進(jìn)行機械內(nèi)部的信息處理。而智能起重機屬于智能化工程機械的一種，對智能起重機系統(tǒng)進(jìn)行研究與探索具有重要的理論價值和實際意義。
本文首先介紹了起重機智能系統(tǒng)的主要特點，對組成起重機智能系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，然后，對應(yīng)用于起重機智能系統(tǒng)的新技術(shù)、新方法進(jìn)行了介紹，最后，對起重機智能系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望，隨著起重機市場的競爭越趨激烈，起重機產(chǎn)品的利潤空間進(jìn)一步被壓縮，將智能系統(tǒng)應(yīng)用在起重機之上，使起重機具備適當(dāng)?shù)闹悄芑O(shè)計，已成為很多起重機企業(yè)提高市場競爭力、減少生產(chǎn)成本的重要舉措。
1 智能起重機的定義
智能起重機是能完成起重機各種任務(wù)的具有自動控制的操作和移動功能、可編程功能、人機交互功能和自診斷功能，具有高度靈活性的自動化機器系統(tǒng)。智能起重機由起重機基本功能層、傳感器層、信號采集執(zhí)行層、控制層和人機交互層組成。它具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力、協(xié)同能力、學(xué)習(xí)能力以及決策控制能力。它是一個多變量多耦合的非線性系統(tǒng)，涉及到機械、電力電子、計算機、液壓、自動控制、信息和傳感技術(shù)、人工智能、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多門學(xué)科和領(lǐng)域。智能起重機的研究范疇?wèi)?yīng)包括智能監(jiān)測、智能控制、智能規(guī)劃以及智能結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面。
起重機智能化研究的總體目標(biāo)，是突破復(fù)雜環(huán)境下人工智能、作業(yè)空間識別、復(fù)雜裝備全壽命周期管理等智能化技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出面向具有高智能化、帶操作安全管理系統(tǒng)的智能裝備，實現(xiàn)單機與機群智能化控制，并使我國重大施工裝備、技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。智能化起重機應(yīng)具有檢測和識別工作對象與工作條件的功能，具有根據(jù)吊裝目標(biāo)自行決策的功能，具有響應(yīng)決策、執(zhí)行預(yù)定動作的伺服功能，具有自動監(jiān)測吊裝過程與及時修正的功能，具有自我安全防護(hù)及排除故障的功能。綜合來看，起重機智能化的涵義包括以下幾個方面：...
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