欠驱动桥式吊车的自适应滑模变结构控制

发布时间：2021-09-17 21:51

　　针对二维欠驱动桥式吊车,提出一种新型的自适应滑模控制方案。所提出的控制方案采用自适应机制调整滑模控制器的趋近参数,能够有效实现二维桥式吊车的消摆控制。利用台车位置误差和负载摆动角度的线性组合定义一个耦合变量,并在此基础上设计系统的滑模面。基于桥式吊车的数学模型和指数趋近律设计自适应滑模控制器,并借助Lyapunov稳定性理论推导趋近参数的自适应律。从理论角度证明闭环控制系统的稳定性,并利用数值仿真结果验证所提出的控制方案的有效性和所设计的自适应滑模控制器的控制性能。 

【文章来源】：工业控制计算机. 2020,33(05)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

二维欠驱动桥式吊车示意图

图2为本文控制器的仿真实验结果，图2a和图2b分别为本文控制器作用下台车水平位移和悬挂负载摆动角度的变化曲线。由图2a可见，台车在4.5s就能准确地运动到目标位置，定位控制过程中台车的水平位移无超调；图2b表明，闭环系统实现悬挂负载消摆控制的时间为4.1s，消摆控制过程中悬挂负载的最大摆动角度为0.099rad；图2c为采用本文方法的台车控制力变化曲线。图3为本文控制器作用下系统滑模面的变化曲线，可以看出系统滑模面能够以很快的速度收敛至零，该结果也进一步验证了前述理论设计的正确性。

图3为本文控制器作用下系统滑模面的变化曲线，可以看出系统滑模面能够以很快的速度收敛至零，该结果也进一步验证了前述理论设计的正确性。常规滑模控制器所取得的控制效果如图4所示，其中图4a和图4b分别为台车水平位移和悬挂负载摆动角度的变化曲线。由图4a和图4b可见，在常规滑模控制器作用下闭环系统实现台车定位控制和悬挂负载消摆控制的时间分别为4.8s和4.3s，消摆控制过程中悬挂负载的最大摆动角度为0.11rad。图4c为采用常规滑模控制器的台车控制力变化曲线。对比本文方法和常规滑模控制方法可见，本文方法更快速地实现了闭环系统镇定，并且更好地抑制了悬挂负载摆动。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进非线性趋近律的桥式起重机滑模控制[J]. 王杰,强宝民,何祯鑫,杜文正.  兵器装备工程学报. 2019(07)
[2]基于自适应分级滑模控制的球形机器人定位控制[J]. 于涛,孙汉旭,赵伟,杨昆.  中国测试. 2018(05)
[3]基于解耦滑模控制的桥式吊车系统的抗摆控制[J]. 于涛,杨昆,赵伟.  中国测试. 2017(08)



本文编号：3399557