基于无源性的桥式起重机防摆控制方法研究

发布时间：2017-10-09 02:19

  本文关键词：基于无源性的桥式起重机防摆控制方法研究

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【摘要】：起重机防摆系统是一个复杂多变的非线性欠驱动系统，在工业控制领域中得到广泛应用。由于其多变量、强耦合的物理特性，成为非线性研究领域里一个典型的研究对象。本文将利用起重机系统无源性的特点，和滑模变结构控制及滤波器相结合在二维，三维空间分别对起重机的定位和防摆进行了研究，构造出简单易行且能够抵抗外界干扰的控制策略，为起重机的定位和防摆提供了重要的理论依据和实际指导意义。 首先，将滑模变结构控制理论和无源控制结合，构造滑模面，将拉格朗日方程改为关于滑模面的一阶微分方程，，利用系统无源性的特性，将滑模面作为输出，附加控制作为输入，构造了闭环非线性反馈控制器，该控制器具有对参数摄动的“完全自适应的特点”，提高了系统的鲁棒性，消除小车在定位过程中的超调现象，同时使负载在很短时间内达到防摆的目的。 其次，基于含有系统能量的李雅普诺夫函数，在全局渐进稳定的基础上，构造无源反馈控制器，利用用滤波器的跟踪特性，将其输出代替小车的反馈速度，只需利用小车位移的反馈信息，达到小车定位和防摆的控制效果，进一步简化了控制器的设计，减小了控制成本，降低了起重机操作过程的复杂度。 再次，针对起重机出现三维空间的摆动时，分析系统在三维空间的无源性，修正系统能量函数，利用无源性无奇异点，控制结构简单，鲁棒性强的控制特点，构造反馈PD控制器。将该控制器应用到起重机起吊过程中，具有比较强的抗干扰能力,实现了短时间定位和防摆的控制目的。
【关键词】：桥式起重机 滑模控制 无源性 滤波器 李雅普诺夫 LaSalle PD控制
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP273;TH215
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 论文研究目的及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究状况10-12
• 1.3 本课题研究内容12-15
• 第二章 桥式起重机的无源滑模控制15-33
• 2.1 引言15-16
• 2.2 数学模型分析16-17
• 2.3 滑模控制器设计17-21
• 2.4 无源性控制方法21-24
• 2.5 起重机的无源滑模控制24-25
• 2.6 仿真研究25-31
• 2.7 小结31-33
• 第三章 基于位置反馈的桥式起重机无源控制33-43
• 3.1 引言33-34
• 3.2 系统无源性分析34-35
• 3.3 控制算法设计35-37
• 3.3.1 李雅普诺夫直接法35-36
• 3.3.2 滤波器设计36-37
• 3.4 系统稳定分析37
• 3.5 仿真研究37-42
• 3.6 小结42-43
• 第四章 基于无源性的三维桥式起重机防摆控制43-53
• 4.1 引言43
• 4.2 三维起重机系统模型分析43-46
• 4.3 系统无源性分析46-48
• 4.4 仿真研究48-52
• 4.5 小结52-53
• 结论53-55
• 参考文献55-59
• 致谢59-61
• 攻读学位期间发表的学术论文目录61-62

【参考文献】

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本文编号：997615