船用起重机吊索张力建模与计算机数值仿真

郑民民, 张秀凤, 王任大

(大连海事大学 航海动态仿真和控制交通行业重点实验室， 辽宁 大连 116026)

船用起重机是船舶自备的重要工程搬运设备之一。[1]自20世纪90年代以来，国内外学者就已开始对船用起重机开展相关研究。POSIADALA等[2]将起重机载荷系统简化为一个球摆模型，将吊杆激励引入吊摆模型，发现吊摆的激励运动是三维的，不能作为平面运动来分析。TODD等[3]对船用起重机进行物理试验之后得出起重机是典型的小阻尼系统的重要结论。史国友等[4]通过研究装卸过程中货物在空间运动的控制算法，并经OpenGL进行三维视景显示，实现重大件货装卸动态仿真系统。马博军等[5]采用保守型拉格朗日方法建立桥式起重机吊摆系统三维动力学模型，并对仿真结果进行分析。MASOUD等[6]提出将载荷系统视为空间球摆模型的方法，并对建立的模型进行船模试验，验证模型的准确性。芮光六[7]基于延时反馈控制理论得出一种能在原本不能进行作业的海况下起吊和传送货物的方法。文献[8]～文献[10]基于OpenGL和Unity3D等三维引擎研制开发起重机吊装卸作业的仿真系统。韩广冬等[11]分析起重机在海浪运动中的动态响应，并通过搭建的试验平台验证仿真结果的准确性。已有研究为起重机的单回转和单俯仰运动分析提供了有益的参考。但在起重机的多驱动机构耦合激励吊索张力和载荷空间运动轨迹等方面的分析并不充分。鉴于此，本文基于非保守型拉格朗日方程建立……