长距离带式输送机的建模与观测器设计 陈梅刘贞英陈 薇李鑫姚启云 合肥工业大学 合肥摘２３０００９ 要：带式输送机的传统静态设计方法无法保证系统的稳定运行，也造成设备的浪费。采用动态设计法 建立了带式输送机简易的有限元动力学模型，并采用全维观测器观测出了带式输送机起动过程中各段的速度情 况和张力变化情况。通过对带式输送机的速度曲线和张力变化曲线的Ｍａｔｌａｂ仿真，其结果符合预期要求，为研 究和设计带式输送机的稳定运行奠定了基础。 关键词：带式输送机；动力学模型；全维观测器 中图分类号：ＴＨ２２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—０７８５（２０１１）０４—００２０—０６ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｓｔａｔｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｂｅｌｔ ｃｏｎｖｅｙｏｒ ｓｙｓｔｅｍｓ ｃａｎｎｏｔ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｂｅｌｔ ｃｏｎｖｅｙｏｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｏｂｓｅｒｖｅｓ ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｏｎ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｂｅｌｔ ｃｏｎｖｅｙｏｒ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｕｓｉｎｇ ｆｕｌｌ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｏｂｓｅｒｖｅｒ．Ｔｈｅ Ｍａｔｌａｂ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｅｅｄ ＣＨＩＶｅ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｏｎ ｃｈａｎｇｅ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｂｅｌｔ ｃｏｎｖｅｙｏｒ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ， ｌａｙｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｅｌｔ ｃｏｎｖｅｙｏｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｅｌｔ ｃｏｎｖｅｙｏｒ；ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ；ｆｕｌｌ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｏｂｓｅｒｖｅｒ 目前，带式输送机已成为大型矿山、港口等 的主要输送设备。长距离、大运量、高速度、高 强度的带式输送机将是其发展的主流方向。通用 带式输送机的长度一般为十几ｉｎ到数百１１ｑ，中等 长度的带式输送机为１ ０００～２ ０００ １ＴＩ，长距离带式 张力）是系统内部变量，不可能全部直接测量， 张力传感器的安装具有局限性，所以较好的办法 就是通过观测器来构造状态（或状态的函数），然 后再用这些估计的状态（或状态的函数）去实时 观测张力的变化，从而确定出最大张力，以便检 输送机为２ ０００ ｍ以上。目前国内对带式输送机一 直采用常规的静态设计方法，常选用大安全系数 作为动应力补偿。这种靠粗估法补偿动应力的方 验所建模型的合理性，便于对带式输送机系统进 行优化或完善。 本文主要是对长距离带式输送机模型的动态 法，会使输送机的动张力过大而引起断带、打滑 等不良后果，难以保证设备的安全运转，而且也 会造成设备的严重浪费。冈此，加强对长距离带 设计，分析所建立的模型的动态性能，并采用观 测器对模型进行实时观测。利用Ｍａｔｌａｂ仿真软件 对数学模型和观测器进行仿真，验证了正确性。 式输送机动应力的研究，采用动态设计和分析是 十分必要的。带式输送机系统复杂，对其进行精 确地数学分析很网难。为使动态设计、分析应用 于生产实际，就必须将问题合理简化。本文利用 １ 带式输送机简易模型的建立 由于胶带是粘弹性物体，当胶带受到外力 （驱动力、制动力、阻力等）作用时，沿胶带会产 生纵向振动的现象，所以带式输送机在起动、制 动等过程中，动张力、静张力的叠加，引起胶带 在驱动滚筒处的张力重新分布，并可能导致带式 输送机不平稳的运行。 有限元法对带式输送机中影响较大的纵向振动进 行动态分析，提出了一种简易的动力学模型，使 带式输送机的动态设计与分析较为方便。 带式输送机系统本身非常复杂，利用有限元 法建立的动力学模型维数比较高，又具有时变性， 导致最大张力点无法确定；由于带式输送机动力 将输送带环形分割成若干小段，每一小段都 用能反映带式输送机动力特性的数学模型来代表。 学模型的状态空间方程中的状态（速度、加速度、 一即把输送带连续系统的分布质量分段聚缩到有限 《起重运输机械》 ２０１１（４） ２０一 各点上，各点之间用无质量的弹性元件、粘滞元 件连接起来，则连续系统转化为离散系统。离散 系统具有连续系统相同的动力特性，可作为连续 ）一／＿ｖ＋ ＋Ｆ （１） 系统的近似描述。 １．１基本假设 １）胶带物料的横向振动相对于纵向振动而言 影响很小，可忽略不计； ２）不考虑支架、托辊组等的弹性； ３）胶带的结构参数是线性的； ４）缠绕在滚筒上的胶带，其弹性模量无穷 大，其质量可忽略不计。 １．２动力学模型建立 本文利用有限元法对带式输送机的纵向振动 进行动态分析。图１所示为带式输送机有限元力 学模型图。设重段物料均匀，重、空段托辊间距 分别相等，将重、空载段的胶带分别分成 、Ⅳ 段，输送机的总长度为 。 图１ 输送机有限元力学模型 根据图１，可列出 ＋～个单元的受力平衡 方程 ｍ１ ｌ＝ｋ１（ Ⅳ＋ —Ｘ１）一ｋ２（ ｌ一 ２）＋ｃ１（互＾＋吖一 ）一Ｃ２（互。一是２）一 ｍ２ ２＝ ２（ １一 ２）一ｋ３（ ２一 ３）＋ｃ２（曼１一 ２）一 ｃ３（互２一 ３）－Ｌ ｍ ＝ 吖（ —ｌ一 Ｍ）一 Ｍ＋ｌ（ Ｍ～ ＋１）＋ ｃ肼（ 一１一 吖）一ｃ ＋１（ Ｍ一 ＋１）一／ ｍ ＋ｌ Ｍ＋１＝ 盯＋１（ Ｍ一 Ｍ＋１）一ｋＭ十２（ ＋ｌ— 吖＋２）＋ ＣＭ＋１（ Ｍ一互Ｍ＋１）一Ｃ ＋２（互Ｍ＋Ｉ一 吖＋ ）一／ ＋。 ，ｎ，ｖ＋肼 Ⅳ＋ ： Ⅳ＋ （ Ⅳ＋ 一１一 Ⅳ＋ ）一 １（ Ⅳ＋Ｍ一戈１）＋ 《起重运输机械》 ２０１１（４） 式中：（１）后 ＝ Ｅｂ 其中， 、Ｅ、ｂ、ｆ 分别为第ｉ（ｉ＝１，２，…， ＋Ⅳ）个单元的等效刚度系数、单位带宽的弹性 模量、带宽、第ｉ个单元的长度。 （２）ｃ ： 其中，ｃ 、 分别为第ｉ（ｉ＝１，２，…， ＋Ⅳ） 个单元的等效阻尼系数、流变常数。 （３）ｍ ＝（ｑＢ＋ｑＧ＋ｑｒｏ）Ｘ ｆ （ｉ＝１，…， ） ｍ ＝（ｑＢ＋ｑ ）×２ （ｉ＝Ｍ＋１，…， ＋Ⅳ） 其中，ｍ 、ｑ。、ｑ 、ｑ 、ｑ 分别为第ｉ（ｉ＝１， ２，…， ＋Ⅳ）个单元的等效质量、单位长度胶 带的质量、单位长度物料的质量、重载段单位长 度托辊的质量、空载段单位长度托辊的质量。 （４） ：Ｃｌ ［ｑ ＋（ｑＢ＋ｑｃ）ｃｏｓ０］ｇ± （ｑＢ＋ｑＧ）Ｚ ｇ ｓｉｎ０（ｉ＝１，…， ） ：Ｃｌ （ｑ ＋ｑＢ ｃｏｓ０）ｇ干ｑＢｆ ｇｓｉｎ０ （ｉ＝Ｍ＋１，…， ＋Ⅳ） 其中，Ｃ＝ｆｏ（Ｃ∞＋ｃ；ｖ） ｆｏ＝０．０３，Ｃ∞、Ｃ：分别是与速度无关和有关 的系数。 、Ｃ、ｇ、０分别为第ｉ（ｉ＝１，２，…， ＋Ⅳ） 个单元的运行阻力、模拟摩擦阻力系数、重力加 速度、胶带倾角。 将运行阻力分为与速度有关的阻力和与速度 无关的阻力，即 ＝Ｃｌ ［ｑ ＋（ｑＢ＋ｑＧ）ｃｏｓ０］ｇ±（ｑＢ＋ｑｃ）Ｚ。ｇｓｉｎ０ ＝｛ｆｏｃ∞ｆ ［ｑ ＋（ｑＢ＋ｑＧ）ｃｏｓ０￣ｇ±（ｑＢ＋ｑｃ） ｚ ｇｓｉｎ０＋｛ｆｏｃ；ｌ ｑ 。＋（ｑＢ＋ｑＧ）ｃｏｓ０］ｇ｝Ｘ口 ＝／：＋ × （ｉ＝１，…， ） ＝Ｃ１ （ｑ ＋ｑＢ ｅｏｓ０）ｇ－Ｔ－ｑＢ Ｚ ｇｓｉｎ０ ＝｛ｆｏＣｖ０ ｚ （ｑ ＋ｑＢ ｃｏｓ０）ｇ－Ｔ－ｑＢＺ ｇｓｉｎ０｝＋ ｛ｆｏｃ＇ｌ （ｑ ＋ｑＢ ｃｏｓ０）ｇ｝× ＝ ：＋ × （ｉ＝Ｍ＋１，…， ＋Ⅳ） （５）Ｆ为驱动装置输出的驱动力。 （６） 。、互 、 分别为ｉ（ｉ＝１，２，…， ＋Ⅳ）个单元的位移、速度、加速度。 将上式转化为矩阵形式，得 一２１— ＭＸ＋Ｃ ＋ＫＸ＝Ｆ （２） 取系统状态变量 Ｚｌ＝ １，Ｚ２＝ ｚ Ｍ＋ １，Ｚ３＝ ２，Ｚ４＝ Ｍ｝Ｎ ２，…， 式中： 、 、Ｃ 为 ＋Ⅳ个单元的质量矩 阵、刚度系数矩阵、阻尼系数矩阵与和速度有关 的摩擦力系数矩阵之和（即Ｃ ＝Ｃ＋Ｗ）；Ｘ、 。。一～一 。 旦一 ＝ｘ ＋Ｎ，Ｚ２ＬＭ＋ＮＩ 转化为状态空间表达式为 Ｚ＝ＡＺ＋ＢＵ （３） 、 为加速度、速度、位移矢量；Ｆ ＝Ｆ＋．厂 为 Ｚ∈Ｒ （ Ⅳ） Ｚ∈Ｒ （ ） ，． 力矢量。 Ａ∈Ｒ （ Ⅳ） （ Ｂ∈Ｒ （村 ） （ ）。． １．３对动力学模型的求解 ∈Ｒ（Ｍ ４－ＪＶ） 式（２）是个２×（Ｍ＋Ⅳ）阶微分方程组，选 Ｏ ｋ， Ｃ２０ ０ ｍＩ ０ ｌ Ｏ ０ （ｋ２＋ｋ３） （ｃ２＋ｃ３＋Ｗ２）ｋ３ ｃ３ ｍ２ ｍ２ ｍ２ Ａ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ Ｌ Ｌ ｏ ｏ ０… ０ ｏ 二 生 ．一 ｍ ＋Ⅳ ｍＭ＋ ｍＭ＋ ｍ，ｄ＋～ ｍ ＋ ｍＭ＋ 一 ０ ０ … Ｏ ０ １）带式输送机系统是２ Ｘ（ ＋Ⅳ）阶微分方 １．．．——０．．．０ ０ 程组。其中输送机的驱动装置提供的驱动力Ｆ是 ｍ１ 时变量，因为驱动装置是按照一定的加速度曲线 ０ ０ … ０ ０ 为输送机提供驱动力的。 ０…１．０ ０ ２）在带式输送机的数学模型中，模拟摩擦系 ｍ２ 数是根据工作条件和安装水平选择的，所以一般 曰＝ 情况下环境越恶劣，模拟摩擦系数值越大。 ０ ０ … ０ ０ ３）驱动装置提供的驱动力是输送机所有阻力 ０ ０… ０ 之和。 ｍＭ＋Ｎ１ ４）输送带的张力必须满足２个条件：在任何 ０ ０ … Ｏ ０ 负载情况下，输送带与滚筒之间应保证不打滑； ０ ０…０ ＿ 作用在输送带上的张力应足够大，使输送带在２ ｍＭ＋Ｎ 组托辊间的垂度小于一定值。 ＝［一 一 …一 …。一 ＋ ＋Ｆ］‘ ５）改变模型参数中的阻尼系数和刚度系数， 对于输送机的速度曲线影响如下：增大阻尼系数， 利用Ｍａｔｌａｂ语言中的ＯＤＥ４５编程运算对式 即增大流变常数ｆ的值时，起动时的速度曲线越平 （３）进行求解，可求出 、未 、 ，再通过下 稳，响应速度越快，调节时间越短；减小流变常 式可求出胶带的动张力 数的值，起动时的速度曲线越不平稳，响应速度 Ｆ （ ）＝ｋｉ（ 一，一 ）＋Ｃｉ（王 越慢，调节时间越长。增大刚度系数，即增大弹 一 ～ ）（４） 性模量 ，但保持阻尼系数不变时，起动时的速度 ２带式输送机的性能分析 曲线调节时间越短，超调量越小；减小弹性模量 通过分析和建立的力学模型可知： 但保持阻尼系数不变时，起动的速度曲线越平稳。 一２２一 《起重运输机械》 ２０１１（４） 对于一般简单的输送机系统而言，张力最大 值出现在驱动部分，然而当输送系统不是空载或 满载，而是变负载的情况下，张力最大值的位置 就很难确定；或者当实际的地形比较复杂（比如 输送机先上运后平运），此时驱动系统也可能不止 １个，这时张力最大值的位置就更难确定。又基于 现场张力传感器安装的局限性，就需要采用观测 器来实时观测输送机张力的变化，找出张力最大 值及其位置，从而有效地分析和完善所设计的 系统。 ３观测器的设计 ３．１观测器简介 在实际应用中，并不是所有的状态变量的值 都是可测的，要想观测出所有的状态变量的值， 可以采用状态观测器来实现。观测器从功能角度 分为状态观测器和函数观测器，从结构角度分为 全维观测器和降维观测器。降维观测器在结构上 较全维观测器简单，全维观测器在抗噪声影响上 较降维观测器优越。 观测器的核心为状态重构，即创建１个附加 的状态空间模型，使得该模型与对象的状态空间 模型（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）完全一致，来重构原系统模 型的状态。这样对２个系统施加同样的输人信号， 还加入原系统的输出信号，就可以防止系统存在 某些扰动而造成重构模型的状态与原系统的状态 不一致的情况，还可以使得重构的状态渐近等于 原系统的状态。 ３．２基于带式输送机模型的观测器的设计 被观测系统为 ｒ杰＝Ａｘ＋Ｂｕ，ｘ（Ｏ）＝ ０，￡≥０ ｌＹ：Ｃｘ … ∈Ｒ （ Ⅳ） Ａ∈Ｒ （＾， Ⅳ） （ ）其中． ．． ，’曰曰∈Ｒ ｚ（Ｍ圳（＾ｆ ） （×（ 圳Ⅳ） ，’ 状态 、 ∈ ． ．“ Ｅ Ｉ（Ｍ＋Ｎ）￣１，不能直接测量，输出Ｙ和输入ｕ可以利用。 全维状态观测器的状态空间描述为 ｆ ＝（Ａ一￡Ｃ） ＋Ｌｙ＋Ｂｕ， （０）＝ ｏ ｉ夕：ｃ ，．、’ 全维状态观测器的结构如图２所示。 结论１ （观测偏差状态方程）： 《起重运输机械》 ２０１１（４） 对于图２所示结构的全维状态观测器， 为被 观测系统的状态， 为观测器状态即重构状态，则 观测偏差 ＝ 一 的状态方程为 ＝（ —ＬＣ） ， （０）＝ 。 （７） 由 ＝ 一 ，并利用被观测系统状态方程 （５）和全维状态观测器状态方程（６），即可得到 ． 二 ： 一 ＝（Ａｘ＋ＢＭ）一［（Ａ—ＬＣ） ＋ＬＣｘ＋Ｂｕ］ ＝（Ａ—ＬＣ）（ 一 ）＝（Ａ—ＬＣ） （８） 对初始条件，可由 ＝ 一 直接导出。 结论２ （全维观测器渐近等价条件）： 对于图２所示结构 ＋Ⅳ维全维状态观测器， 存在（ ＋Ｎ）×１维反馈矩阵Ｌ，使ｌｉｍ￣（ｔ）＝ｌｉｍｘ（ｔ） 成立的充分必要条件是被观测系统∑不能观测部 分为渐近稳定，充分条件为被观测系统（Ａ，Ｃ） 完全能观测。 图２全维观测器的结构图 ４仿真结果 下面通过１个实例来说明本文建立的带式输 送机动力学模型和采用的观测器的可行性。某带 式输送机的参数如表１所示。 将带式输送机分为２０段，上下分支各ｌ０段即 Ｍ＝Ｎ＝１０，各滚筒划分在相近的单元中。利用这 些数据可以得到带式输送机的状态空间方程，并 用ＯＤＥ４５计算出各单元的速度，如图３、４所示。 在实际情况中，若只有尾部段即第１０段胶带 装有速度传感器，即矩阵Ｃ（１，２０）＝１，Ｃ∈ ｈ∞，且输出部分含有扰动，则通过观测器观测 出来的速度曲线和张力曲线如图５、６所示。由图 ５、６可知，该观测器可以很好地观测出原系统启 动过程中的速度变化和张力变化情况。 一２３— 表１带式输送机参数表 参 数 参数值 带式输送机长度Ｌ／ｍ ２ Ｏ００ 带宽ｂ／ｍｍ ８ｏｏ 单位长度货物的质量ｑＧ／（ｋｇ・ｍ ） ２３．８ 单位长度上托辊的质量口 ／（ｋｇ・ｍ ） １８ 单位长度下托辊的质量ｇ ／（ｋｇ・ｍ ） ６ 单位长度胶带的质量ｑｓ／（ｋｇ・ｍ ） １５．２ 单位带宽弹性模量Ｅｌ（Ｎ・ｍ ） ４．１×１０ 胶带延滞时间 ｓ ０．２ 驱动滚筒的等效质量ｍ ／ｋｇ ４１４ 改向滚筒的等效质量ｍ ／ｋｇ ２０２ 驱动力Ｆ／Ｎ ２０ ８０ｏ 、㈤㈩舢㈤ ，、，ＩＥ 瑙 刑 —ｌ－ｓ 一殛 一 三＼ 时间，Ｓ 图３第２０段的速度曲线 －４ ｒ ｆ．。 时间／０ 时间／０ （ａ） （ｂ） 嘉 。 时间，０ 时间／ （ｃ） ｆｄ） （ａ）第２Ｏ段（ｂ）第１段（ｃ）第１Ｏ段 （ｄ）第２０段 图４第１、１０、１１、２０段的速度曲线 一２４一 Ｉ∞ Ｅ 剜 Ｏ ２ （ａ１ ０ １ 兰０ 蜊＿０ １ －０．２ Ｏ ｌＯ０ ２ｏｏ ３００ 时间／Ｓ （ｃ） （ｄ） 第１Ｏ段胶带的实际速度曲线 第１Ｏ段胶带的观测速度曲线 段观测速度与实际速度的误差曲线 第１段胶带的观测速度曲线 图５速度曲线 ／Ｌ ｌ】 １Ｏ ５ 主１０ 曩 ｓ ９ ８ ５ ０ ２ ４ ６ ８ １０ １２ ｌ４ １６ Ｉ８ ２Ｏ 段数 图６在３００ ｓ时的胶带张力曲线 ５ 结论 通过上述分析可知，采用简易动力学模型对 大功率、长距离带式输送机进行动力学分析切实 可行，并使动力学计算大大简化，可为带式输送 机起动、运行、制动的动态设计提供参考。 本文采用的状态观测器可以对上述建立的带 式输送机模型的动力学参数进行实时观测，可以 解决如地形复杂或变负载、张力传感器安装局限 性等方面的张力最大值位置无法确定的问题，这 对于实际过程中广泛存在的未知状态量的实时观 测提供了参考，具有很大的理论指导意义和实际 应用价值。 《起重运输机械》 ２０１ｌ（４ｌ 基于粗糙集的龙门起重机结构动态性能分析 高丽红 徐格宁 杨萍 １兰州理工大学机电工程学院 兰州７３００５０ ２太原．ｙ－－，＿Ｉｋ学院 太原０３０００８ ３太原科技大学太原０３００２４ 摘要：针对龙门起重机桥架质量、小车架质量及相应的刚度系数等结构参数对其动态性能的影响，用粗 糙集理论对起重机的动态性能进行分析，通过属性约简，从诸多影响因素中提取关键因素，并对各因素的重要 度进行排序，得到一致、完备的预测规则。与传统方法相比，该方法无需前提假设，且可有效地处理起重机动 态性能与影响因素之间的强耦合与非线性关系。通过实际应用验证其可行性，为起重机动态设计、开展预测工 作提供新的研究思路和手段。 关键词：龙门起重机；粗糙集理论；动态性能；属性约简；分析 中图分类号：ＴＨ２１３．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—０７８５（２０１１）０４—００２５—０５ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｍｐｏｓｅｄ ｂｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｗｅｉｇｈｔ， ｔｒｏｌｌｅｙ ｆｒａｍｅ ｗｅｉｇｈｔ，ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｔｉｆｎｅｓｓ ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ｇａｎｔｒｙ ｃｒａｎｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒａｎｅ ｕｓｉｎｇ ｒｏｕｇｈ ｓｅｔ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ，ｅｘｔｒａｃｔｓ ｋｅｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｆｒｏｍ ｍａｎｙ ｆａｃｔｏｒｓ，ａｎｄ ｒａｎｋｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｅａｃｈ ｆａｃｔｏｒ，ｏｂｔａｉｎｉｎｇ ａ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ｒｕｌｅｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ， ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｒｅｑｕｉｒｅｓ ｎｏ ａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｈａｎｄｌｅ ｔｈｅ ｃｌｏｓｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｎｄ ｎｏｎ—ｌｉｎｅａｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｙ－ ｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｖｅｒｉｉｆｅｓ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｎｅｗ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｄｅａｓ ａｎｄ ｍｅａｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒａｎｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｎｔｒｙ ｃｒａｎｅ；ｒｏｕｇｈ ｓｅｔ ｔｈｅｏｒｙ；ｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ａｎａｌｙｓｉｓ ０ 引言 备…。龙门吊是１种起重升降和小车运行相互耦 合反复运动并造成结构复合振动的机械，其金属 龙门起重机（以下简称龙门吊）作为物料装 结构占整机重量６０％以上，长期在这种振动的影 卸和搬运的工作机械，广泛应用于工厂、货场、 响下就会导致金属结构疲劳破坏，进而影响整机 码头和港口，是我国国民经济发展必不可少的设 寿命 。因此，对龙门吊动态性能进行研究具有 参考文献 ［７］马辉．大型带式输送机动态仿真模型研究与系统开发 ［１］徐静，董雁．带式输送机纵向振动的有限元分析法 ［Ｄ］．阜新：辽宁工程技术大学，２００７． ［Ｊ］．机械设计，２００２（６）：５５—５７． ［８］宋向荣，钟秋海，刘技芳，等．一种新的未知输入观 ［２］王爱兵，郑红满，朱维胜，等．大倾角上运带式输送 测器设计方法［Ｊ］．系统工程与电子术，２００５，２７ 机起动过程的动态分析［Ｊ］．煤矿机械，２００８，２９ （１０）：１７９１—１７９４． （３）：６７—６９． ［９］闰伟东，吕恬生，于岩．具有未知输人线性系统观测 ［３］许丹，阚晓平，孙爱芹，等．带式输送机动态分析系 器的设计与分析［Ｊ］．系统仿真学报，２００２，１４（７）： 统的设计与实现［Ｊ］．辽宁工程技术大学学报，２００６， ９５２—９５４，９６７． ２５（６）（增刊）：２２７—２３０． ［４］许丹．带式输送机动态分析软件开发［Ｄ］．阜新：辽 作 者： 刘贞英 宁工程技术大学，２００３． 地 址： 安徽省合肥市屯溪路１９３号合肥工业大学南校 ［５］郑大钟．线性系统理论［Ｍ］．第２版．北京：清华大 区２０４号信箱 学出版社，２００２． 邮 编： ２３００ｏ９ ［６］张小良．带式输送机的计算机分析软件和动态性能研 收稿日期： ２０１０——０８—－２３ 究［Ｄ］．长春：吉林大学，２００６． 《起重运输机械》 ２０１１（４） —２５—
