起重机自适应智能防摆控制方法及其仿真研究
发布时间：2021-01-03 22:30
消除或控制吊重的摇摆对提高起重机工作效率、减少装卸作业安全生产隐患具有重要意义，采用电子防摆装置，是减轻司机工作强度、改善司机恶劣工作环境的重要途径，也是实现装卸机械自动化的大势所趋。论文采用状态反馈、PID控制、LQR最优控制等传统控制方法对起重机防摆问题进行了仿真研究，并在对模糊控制和模糊神经网络理论进行分析研究的基础上，基于工程实际和方便司机操作，提出了“速度跟踪”模糊控制器和“速度位移双跟踪”模糊控制方法，仿真结果表明，模糊控制器既能实现小车的精确定位，又能有效地控制吊具的摆动，而在存在初始扰动的情况下小车的定位存在较大的稳态误差。因此在模糊防摆控制器的基础上，本文进一步深入研究了同时具有模糊控制和神经网络的模糊神经网络控制方法，并设计了T-S型自适应模糊神经网络控制器，该控制器继承了模糊控制器的优点，且在存在初始扰动的情况下能基本消除小车定位的稳态误差，取得了较好的防摆效果。本文的创新点主要体现在以下几个方面：（1）利用拉格朗日方法建立了起重机双向防摆的完全的、非线性动力学方程，为研究起重机双向防摆问题提供了理论依据；（2）分别采用状态反馈、PID控制、LQR最优控制方法对起...
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图2一3双向防摆系统模型
MMMMMMMMMMMMMMM门 ttixxx MMMMMMMMMultiPlyyy图3一2系统极点配置仿真框图上述状态反馈可以使处于任意初始状态的系统稳定下来，这就意味着即使在初始状态或因存在外界干扰时，依靠该状态反馈控制可以使吊重迅速停止摆动。图3一3为极点配置后系统的阶跃响应，其初始条件为x0二(0000)。图中自上而下分别为吊重摆角、小车位移、驱动力随时间变化的曲线。从仿真曲线可知，系统大约在，05内即可达到稳定，而且控制量的大小也比较合理，但是小车位移依然不能稳定。3.3小结本章首先根据起重机防摆系统状态方程对系统的稳定性、可控性和可观性进行了分析，得出系统是稳定的，且是完全可控和可以观测的，从而为设计状态反馈控制器奠定了基础;接着利用基于状态空间的极点配置方法设计了状态反馈控制器
誉乡甘井一__-一…洲卜11行1协切犷_。铸种{为资一_炸犯沙时间(’)纵人一印图3一1极点配置前系统的阶跃响应aaaoaoa“ “ ““““““““ 泌 泌 泌泌二八灰于BUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU yyyyyyy二C砂 Duuuuu七l厂一门 门口 口 口 口口口口创‘一一 JJJ口 口口口口口口1.【l一 一 00000MMMMMMMMMMMMMMM门 ttixxx MMMMMMMMMultiPlyyy图3一2系统极点配置仿真框图上述状态反馈可以使处于任意初始状态的系统稳定下来，这就意味着即使在初始状态或因存在外界干扰时，依靠该状态反馈控制可以使吊重迅速停止摆动。图3一3为极点配置后系统的阶跃响应，其初始条件为x0二(0000)。图中自上而下分别为吊重摆角、小车位移、驱动力随时间变化的曲线。从仿真曲线可知，系统大约在，05内即可达到稳定，而且控制量的大小也比较合理，但是小车位移依然不能稳定。3.3小结本章首先根据起重机防摆系统状态方程对系统的稳定性、可控性和可观性进行了分析，得出系统是稳定的，且是完全可控和可以观测的，从而为设计状态反馈控制器奠定了基础;接着利用基于状态空间的极点配置方法设计了状态反馈控制器
【参考文献】：
期刊论文
[1]岸边集装箱起重机吊具减摆装置[J]. 白传悦. 起重运输机械. 2005(08)
[2]桥式起重机消摆控制仿真研究[J]. 董明晓,郑康平,张明勤. 系统仿真学报. 2005(06)
[3]轮胎式龙门起重机防摇技术[J]. 张斌,吴福华,陈迪茂. 水运工程. 2005(05)
[4]基于模糊的桥式起重机的定位和防摆控制研究[J]. 王晓军,邵惠鹤. 系统仿真学报. 2005(04)
[5]基于MEMS微加速度计的无视觉传感器防摇控制系统研究[J]. 肖鹏,王冰. 机电工程. 2005(01)
[6]一种基于T-S模糊模型的自适应建模方法及其应用[J]. 赵恒平,俞金寿. 华东理工大学学报. 2004(04)
[7]基于动态变量优化的起重机反摆控制研究[J]. 宋显东,杨丹,李琦. 机械设计与制造. 2004(04)
[8]变结构模糊神经网络在信息融合中的应用[J]. 刘远. 哈尔滨理工大学学报. 2004(03)
[9]一种T-S型粗糙模糊控制器的设计与仿真[J]. 黄金杰,李士勇,左兴权. 系统仿真学报. 2004(03)
[10]高新技术在集装箱机械上的开发和应用(一)[J]. 符敦鉴. 中国港口. 2003(07)
本文编号：2955598
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图2一3双向防摆系统模型
MMMMMMMMMMMMMMM门 ttixxx MMMMMMMMMultiPlyyy图3一2系统极点配置仿真框图上述状态反馈可以使处于任意初始状态的系统稳定下来，这就意味着即使在初始状态或因存在外界干扰时，依靠该状态反馈控制可以使吊重迅速停止摆动。图3一3为极点配置后系统的阶跃响应，其初始条件为x0二(0000)。图中自上而下分别为吊重摆角、小车位移、驱动力随时间变化的曲线。从仿真曲线可知，系统大约在，05内即可达到稳定，而且控制量的大小也比较合理，但是小车位移依然不能稳定。3.3小结本章首先根据起重机防摆系统状态方程对系统的稳定性、可控性和可观性进行了分析，得出系统是稳定的，且是完全可控和可以观测的，从而为设计状态反馈控制器奠定了基础;接着利用基于状态空间的极点配置方法设计了状态反馈控制器
誉乡甘井一__-一…洲卜11行1协切犷_。铸种{为资一_炸犯沙时间(’)纵人一印图3一1极点配置前系统的阶跃响应aaaoaoa“ “ ““““““““ 泌 泌 泌泌二八灰于BUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU yyyyyyy二C砂 Duuuuu七l厂一门 门口 口 口 口口口口创‘一一 JJJ口 口口口口口口1.【l一 一 00000MMMMMMMMMMMMMMM门 ttixxx MMMMMMMMMultiPlyyy图3一2系统极点配置仿真框图上述状态反馈可以使处于任意初始状态的系统稳定下来，这就意味着即使在初始状态或因存在外界干扰时，依靠该状态反馈控制可以使吊重迅速停止摆动。图3一3为极点配置后系统的阶跃响应，其初始条件为x0二(0000)。图中自上而下分别为吊重摆角、小车位移、驱动力随时间变化的曲线。从仿真曲线可知，系统大约在，05内即可达到稳定，而且控制量的大小也比较合理，但是小车位移依然不能稳定。3.3小结本章首先根据起重机防摆系统状态方程对系统的稳定性、可控性和可观性进行了分析，得出系统是稳定的，且是完全可控和可以观测的，从而为设计状态反馈控制器奠定了基础;接着利用基于状态空间的极点配置方法设计了状态反馈控制器
【参考文献】：
期刊论文
[1]岸边集装箱起重机吊具减摆装置[J]. 白传悦. 起重运输机械. 2005(08)
[2]桥式起重机消摆控制仿真研究[J]. 董明晓,郑康平,张明勤. 系统仿真学报. 2005(06)
[3]轮胎式龙门起重机防摇技术[J]. 张斌,吴福华,陈迪茂. 水运工程. 2005(05)
[4]基于模糊的桥式起重机的定位和防摆控制研究[J]. 王晓军,邵惠鹤. 系统仿真学报. 2005(04)
[5]基于MEMS微加速度计的无视觉传感器防摇控制系统研究[J]. 肖鹏,王冰. 机电工程. 2005(01)
[6]一种基于T-S模糊模型的自适应建模方法及其应用[J]. 赵恒平,俞金寿. 华东理工大学学报. 2004(04)
[7]基于动态变量优化的起重机反摆控制研究[J]. 宋显东,杨丹,李琦. 机械设计与制造. 2004(04)
[8]变结构模糊神经网络在信息融合中的应用[J]. 刘远. 哈尔滨理工大学学报. 2004(03)
[9]一种T-S型粗糙模糊控制器的设计与仿真[J]. 黄金杰,李士勇,左兴权. 系统仿真学报. 2004(03)
[10]高新技术在集装箱机械上的开发和应用(一)[J]. 符敦鉴. 中国港口. 2003(07)
本文编号：2955598
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