基于自抗扰控制技术的吊车控制研究

发布时间：2017-03-21 08:06

  本文关键词：基于自抗扰控制技术的吊车控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：桥式吊车系统是非线性、强耦合、欠驱动系统,控制难度大,它要求在快速将货物运送到指定位置的同时,尽量减小负载的摆角,同时使系统能够抵抗风力、摩擦力的扰动;其控制的另一难点在于系统在使用过程中绳长与负载质量会改变,即模型变参数。本文首先将吊车系统作为被控对象进行建模,建立了包括扰动因素在内的完整模型。对现有吊车控制系统常用的输入整形(Input Shaping)方法进行研究,得出其消摆实质是引入前馈抵消振荡极点的结论,由此提出一种具有零极点对消环节的PID控制器并将两种方案进行对比分析。根据被控对象的特点,提出负载位置反馈控制方案和台车位置反馈控制方案,针对负载位置反馈方案设计了四阶自抗扰控制器,考虑到实验平台采样时间的限制,四阶自抗扰平台实验难以实现,从而将高次项作为扰动,设计了更易实现的增大0b的二阶自抗扰控制器,针对台车位置反馈方案设计了二阶自抗扰控制器,完成仿真实验,结果表明台车位置反馈自抗扰控制更为优异,将该方案与输入整形方案进行对比分析。最后,设计了桥式吊车的原理实验系统,其中采用工业相机与OpenCV方法结合设计完成了吊车摆角测量装置,测量频率可达50帧/s以上,桥式吊车的实验测试结果表明,自抗扰控制器在该类系统中具有控制优势。
【关键词】：吊车系统 非线性 扰动 伺服系统 自抗扰 输入整形
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 研究背景及目的10-11
• 1.2 吊车控制系统研究现状11-16
• 1.2.1 吊车系统建模研究现状11-12
• 1.2.2 控制策略12-15
• 1.2.2.1 开环控制方法12-14
• 1.2.2.2 闭环控制方法14-15
• 1.2.3 摆角测量方案研究现状15-16
• 1.3 自抗扰控制及其发展概况16-17
• 1.4 本文的主要工作17-19
• 第2章 吊车系统的建模19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 平台对象分析19-24
• 2.2.1 吊车控制系统建模19-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 输入整形技术的研究25-41
• 3.1 引言25
• 3.2 输入整形技术研究及其仿真25-33
• 3.2.1 输入整形技术研究25-31
• 3.2.2 仿真实验31-33
• 3.3 基于零极点对消的PID控制器设计33-34
• 3.4 仿真结果对比34-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 自抗扰控制器设计41-67
• 4.1 引言41
• 4.2 自抗扰控制器41-66
• 4.2.1 驱动器及电机建模41-42
• 4.2.2 自抗扰控制器结构42-43
• 4.2.3 稳定性分析43-45
• 4.2.4 负载位置反馈方法及仿真研究45-55
• 4.2.5 台车位置反馈方法及仿真研究55-66
• 4.3 本章小结66-67
• 第5章 吊车控制系统的实验方案设计与研究67-96
• 5.1 引言67
• 5.2 伺服系统结构67-72
• 5.2.1 电机及驱动器选型68-70
• 5.2.2 传感器选型70
• 5.2.3 控制板卡选型70-72
• 5.3 视觉伺服子系统设计72-86
• 5.3.1 工业相机选型72-74
• 5.3.2 摄像头标定和畸变矫正74-80
• 5.3.2.1 标定的原理74-77
• 5.3.2.2 图形畸变77-78
• 5.3.2.3 畸变矫正78-80
• 5.3.3 基于OpenCV的数字视频处理方案设计80-86
• 5.3.3.1 图像采集与预处理81-84
• 5.3.3.2 图像特征点提取84
• 5.3.3.3 视频处理精度及实时性分析84-86
• 5.4 RTW仿真系统与系统联调86-95
• 5.4.1 串口传输86-88
• 5.4.1.1 写串口87
• 5.4.1.2 读串口87-88
• 5.4.2 RTW仿真系统设置88
• 5.4.3 平台实验结果88-95
• 5.5 本章小结95-96
• 总结与展望96-98
• 工作总结96
• 工作展望96-98
• 参考文献98-103
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单103-104
• 致谢104

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本文编号：259300