基于粒子群模糊滑模控制的三维桥式吊车系统

发布时间：2017-10-11 19:48

  本文关键词：基于粒子群模糊滑模控制的三维桥式吊车系统

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【摘要】：三维桥式吊车具有结构简单、负载能力强、操作方便、占地面积小和运送效率高等优点,广泛应用于港口、车间、仓库和工地等工业场所。吊车系统是一种欠驱动、非线性系统,对三维桥式吊车控制问题的研究有助于促进欠驱动系统的控制理论发展,也有助于研究一般非线性系统的控制方法。 为了实现三维桥式吊车的快速准确地定位控制与稳定的防摆控制,本文做了以下工作： 1利用拉格朗日方法建立了吊车的三维模型,从而比先前的二维模型更加精确、更有使用价值；在平衡点把模型线性化处理,分析了吊车模型的能控性与能观性；分别建立了二维模型与一维模型并且线性化处理,为简单仿真研究及实物实验做了必要的准备工作。 2因为PID控制器应用广泛、结构简单、具有鲁棒性,PSO算法计算效率高、易于编程实现,所以把两者结合起来,设计出了PSO-PID控制器。通过仿真实验证明了PSO-PID控制器比传统PID控制器能使三维吊车更加快速的定位并且起到了防止运行过程中摆动过大的作用。 3针对需要解决的定位问题与防摆问题,把滑模控制、模糊控制、变论域自适应控制和粒子群优化算法相结合,提出了一种新的基于粒子群优化的自适应模糊滑模控制器(Adaptive Fuzzy Sliding Mode Controller Based on Particle Swarm Optimization, PSO-AFSMC)。仿真结果表明,吊车的摆角更小且稳定、定位更加快速准确且无超调。在相同条件下,PSO-AFSMC控制器的性能均优于AFSMC控制器、PSO-PID控制器及传统PID控制器的性能。
【关键词】：粒子群 变论域 防摆与定位 三维吊车
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH21;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 吊车建模研究9-10
• 1.2.2 控制算法研究10-12
• 1.2.3 运动规划研究12
• 1.2.4 需要解决问题12-13
• 1.3 本文的主要工作13-14
• 2 建立三维吊车模型及分析能控能观性14-23
• 2.1 建立三维模型15-21
• 2.1.1 建立吊车模型坐标系15-16
• 2.1.2 吊车的动力学方程组16-17
• 2.1.3 吊车模型的矩阵形式17-19
• 2.1.4 线性化三维模型19-20
• 2.1.5 分析能控能观性20-21
• 2.2 建立二维模型21
• 2.3 建立一维模型21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 三维吊车的PSO-PID控制23-31
• 3.1 PSO算法23-24
• 3.2 PSO-PID控制器设计24-26
• 3.3 PSO优化过程26-27
• 3.4 仿真结果27-30
• 3.4.1 PSO优化结果分析27-28
• 3.4.2 PSO-PID与PID对比28-30
• 3.5 本章小结30-31
• 4 粒子群优化的自适应模糊滑模控制31-39
• 4.1 滑模控制31-33
• 4.1.1 滑模控制介绍31-32
• 4.1.2 滑模控制系统32
• 4.1.3 滑模控制器32-33
• 4.2 模糊控制33-35
• 4.2.1 模糊控制介绍33
• 4.2.2 模糊控制系统33
• 4.2.3 模糊控制器33-35
• 4.3 变论域自适应模糊控制35-37
• 4.3.1 变论域自适应模糊控制介绍35
• 4.3.2 变论域自适应模糊控制器35-37
• 4.4 粒子群优化的自适应模糊滑模控制37-38
• 4.5 本章小结38-39
• 5 三维吊车的PSO-AFSMC控制39-52
• 5.1 建立系统仿真模型39-40
• 5.2 PSO-AFSMC控制器设计40-43
• 5.2.1 AFSMC控制器设计40-42
• 5.2.2 PSO-AFSMC控制器设计42-43
• 5.3 仿真结果43-51
• 5.3.1 PSO-AFSMC与AFSMC对比43-47
• 5.3.2 PSO优化结果分析47-48
• 5.3.3 PSO-AFSMC与PSO-PID对比48-51
• 5.4 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-56
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况56-57
• 致谢57-58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐志成;张建明;王树青;;一种新型的PID控制器参数优化整定方法[J];电气自动化;2005年03期

2 李洪兴;模糊控制的插值机理[J];中国科学E辑:技术科学;1998年03期

3 高丙团;陈宏钧;张晓华;;龙门吊车系统的动力学建模[J];计算机仿真;2006年02期

4 华克强,高淑玲,朱齐丹;吊车防摆技术的研究[J];控制理论与应用;1992年06期

5 李洪兴;Fuzzy控制的本质与一类高精度Fuzzy控制器的设计[J];控制理论与应用;1997年06期

6 王伟,易建强,赵冬斌,刘殿通;基于滑模方法的桥式吊车系统的抗摆控制[J];控制与决策;2004年09期

7 王伟,易建强,赵冬斌,刘殿通;桥式吊车系统的分级滑模控制方法[J];自动化学报;2004年05期

8 孙宁;方勇纯;王鹏程;张雪波;;欠驱动三维桥式吊车系统自适应跟踪控制器设计[J];自动化学报;2010年09期

9 李洪兴;从模糊控制的数学本质看模糊逻辑的成功──关于“关于模糊逻辑似是而非的争论”的似是而非的介入[J];模糊系统与数学;1995年04期

10 邹军,陈志坚;桥式起重机水平运行及抓斗防摆规律研究[J];山东大学学报(自然科学版);1998年04期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 高丙团;一类欠驱动机械系统的非线性控制研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

2 马博军;欠驱动非线性桥式吊车自动控制系统研究[D];南开大学;2009年

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本文编号：1014428