起重机实验设备基于滑模的防摆与跟踪控制研究

发布时间：2017-09-17 04:02

  本文关键词：起重机实验设备基于滑模的防摆与跟踪控制研究

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【摘要】：起重机作为一种搬运工具,在国民经济中起着越来越重要的作用,对于起重机控制,早期的防摆控制都是机械式的,主要是通过增加外设来达到防摆的目的,但是这样会增加机械的磨损和能量的损耗。因此,在不附加外设的情况下实现起重机的防摆与跟踪控制,逐渐成为国内外学者思考的重点。考虑到滑模变结构控制具有响应速度快、对外界噪声干扰和参数摄动具有鲁棒性的特点,因此将滑模方法应用于起重机的控制研究中有着重要的实际意义。基于滑模变结构控制思想,本文采用了三种不同的滑模控制方法对起重机系统进行了防摆与跟踪控制器的设计,并通过仿真验证了滑模控制方法在起重机控制中的有效性。本文首先阐述了起重机控制和滑模控制方法的研究现状,并对起重机系统的模型及滑模控制方法的基本原理进行了描述,接着采用普通滑模的方法对其进行控制器的设计。为了改善系统的运动性能,在趋近阶段,本文引用了趋近律的思想。通过仿真结果可以看出,采用这种方法对起重机系统进行的防摆与跟踪控制都拥有很好的效果。其次,本文采用终端滑模方法,对起重机系统进行了防摆与跟踪控制器的设计,终端滑模控制与普通滑模控制的最大不同是具有限时收敛的性质,采用终端滑模设计的控制器能够使系统状态更快的收敛。但是传统的终端滑模控制方法会有奇异问题,为了解决奇异问题,本文采用非奇异终端滑模方法,并利用分解控制的思想将整个系统分成了两个单输入单输出的子系统,接着对于分解后的系统进行了防摆与跟踪控制器的设计。仿真结果,验证了终端滑模方法在保持普通滑模控制良好性能的同时,还拥有收敛速度快的特点。最后,本文设计了全程滑模控制器,将系统运动从一开始就设计到滑模面上,这样就消除了到达阶段,使系统在整个阶段都具有鲁棒性。仿真结果显示,全程滑模方法能使系统拥有更好的鲁棒性能。
【关键词】：起重机 滑模控制 防摆 跟踪 终端滑模 全程滑模
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH21;TP273
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本文编号：867131