本文關(guān)鍵詞：四自由度的欠驅(qū)動橋式起重機(jī)非線性防擺控制

  更多相關(guān)文章： 橋式起重機(jī) 防擺 分層滑�？刂� 反步法 抖振

【摘要】：橋式起重機(jī)在運(yùn)行的過程中,由于慣性會引起被吊物的擺動,使其難以精確定位,降低了工作效率,且影響橋式起重機(jī)的使用壽命。當(dāng)大、小車同時(shí)運(yùn)行時(shí),橋式起重機(jī)和吊重將在三維空間內(nèi)運(yùn)動,具有大、小車的位移和吊重在大、小車運(yùn)行方向的擺角四個(gè)自由度。本文建立了大、小車同時(shí)運(yùn)行時(shí)的四自由度橋式起重機(jī)動力學(xué)模型,直接運(yùn)用基于滑�？刂频姆蔷�性控制理論來研究吊重的擺動控制。課題研究的主要內(nèi)容包括：(1)從橋式起重機(jī)的實(shí)際結(jié)構(gòu)出發(fā),應(yīng)用第二類拉格朗日方程和虛位移原理建立了大、小車同時(shí)運(yùn)行時(shí)的橋式起重機(jī)非線性動力學(xué)模型,該模型中包含大、小車車輪的轉(zhuǎn)動慣量,將車輪受到的摩擦力視為滾動摩擦力。同時(shí)給出了不考慮橋架橫移時(shí),橋架兩側(cè)電機(jī)驅(qū)動力的防偏分配律。(2)針對橋式起重機(jī)的吊重防擺控制問題提出了一種分層滑模軌跡跟蹤防擺控制算法,設(shè)計(jì)分層滑模控制器使系統(tǒng)狀態(tài)跟蹤選定的目標(biāo)軌跡,對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性應(yīng)用Lyapunov理論和Barbalat引理進(jìn)行了證明。在Simulink中利用二級M碼S函數(shù)建立了系統(tǒng)的仿真模型,其中橋式起重機(jī)的仿真模型以QD50x22.5雙梁橋式起重機(jī)的實(shí)際參數(shù)來建立。仿真結(jié)果表明,大、小車可以快速準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)位置,且將吊重?cái)[角限制在很小的范圍內(nèi),同時(shí)驗(yàn)證了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)踔刭|(zhì)量、小車質(zhì)量、吊繩長度、初始擺角發(fā)生變化時(shí),所設(shè)計(jì)的分層滑�？刂破骶哂辛己玫聂敯粜�。然而,仿真結(jié)果也顯示,控制器輸出的大、小車輸入力存在高頻抖振現(xiàn)象。(3)針對分層滑�？刂破鬏敵龅亩墩駟栴},將反步法與分層滑�？刂葡嘟Y(jié)合,設(shè)計(jì)了一種動態(tài)變結(jié)構(gòu)防擺控制律,把不連續(xù)的切換控制函數(shù)放到大、小車輸入力的一階導(dǎo)數(shù)中,得到了連續(xù)的輸入力,高頻抖振現(xiàn)象基本消除,控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性在理論上進(jìn)行了證明且得到了仿真驗(yàn)證。與分層滑模控制器相比,反步動態(tài)分層滑�？刂破饔邢嗤目刂菩Ч�,同時(shí)有效削弱了大、小車輸入力的抖振,如果增大切換增益,可在不引起系統(tǒng)抖振的情況下,進(jìn)一步提高系統(tǒng)的魯棒性。(4)設(shè)計(jì)了驗(yàn)證橋式起重機(jī)防擺控制算法的實(shí)驗(yàn)方案,在橋式起重機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭胁捎媒涣魉欧姍C(jī)提供驅(qū)動力,利用絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器來檢測位移和吊重?cái)[角,在控制計(jì)算機(jī)上防擺控制算法通過MATLAB RTW和Real-Time Windows Target工具實(shí)現(xiàn)對橋式起重機(jī)模型的實(shí)時(shí)控制。
【關(guān)鍵詞】：橋式起重機(jī) 防擺 分層滑�？刂� 反步法 抖振
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH215
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 橋式起重機(jī)防擺控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 橋式起重機(jī)二維模型防擺控制研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 橋式起重機(jī)三維模型防擺控制研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 當(dāng)前研究中存在的不足14
• 1.3 本文主要內(nèi)容14-16
• 2 橋式起重機(jī)非線性動力學(xué)模型16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 橋式起重機(jī)動力學(xué)建模16-26
• 2.2.1 橋式起重機(jī)模型的簡化假設(shè)16-17
• 2.2.2 動力學(xué)建模17-23
• 2.2.3 橋架兩側(cè)大車電機(jī)驅(qū)動力的防偏分配律23-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 3 分層滑模軌跡跟蹤防擺控制器設(shè)計(jì)27-47
• 3.1 滑�？刂坪喗�27
• 3.2 分層滑模防擺控制器設(shè)計(jì)27-35
• 3.2.1 目標(biāo)軌跡的選取28-29
• 3.2.2 防擺控制器設(shè)計(jì)29-31
• 3.2.3 穩(wěn)定性分析31-35
• 3.3 仿真實(shí)驗(yàn)35-40
• 3.3.1 建立Simulink仿真模型35-37
• 3.3.2 仿真參數(shù)設(shè)置37-38
• 3.3.3 仿真結(jié)果分析38-39
• 3.3.4 穩(wěn)定性驗(yàn)證39-40
• 3.4 魯棒性分析40-46
• 3.4.1 吊重質(zhì)量變化的影響40-42
• 3.4.2 吊繩長度變化的影響42-43
• 3.4.3 小車質(zhì)量變化的影響43-45
• 3.4.4 初始擺角的影響45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 4 反步動態(tài)分層滑模防擺控制器設(shè)計(jì)47-64
• 4.1 反步法簡介48
• 4.2 反步動態(tài)分層滑模防擺控制器設(shè)計(jì)48-53
• 4.2.1 防擺控制器設(shè)計(jì)48-52
• 4.2.2 穩(wěn)定性分析52-53
• 4.3 仿真實(shí)驗(yàn)53-57
• 4.3.1 建立Simulink仿真模型53-54
• 4.3.2 仿真參數(shù)設(shè)置54
• 4.3.3 仿真結(jié)果分析54-55
• 4.3.4 穩(wěn)定性驗(yàn)證55-57
• 4.4 魯棒性分析57-63
• 4.4.1 吊重質(zhì)量變化的影響57-58
• 4.4.2 吊繩長度變化的影響58-60
• 4.4.3 小車質(zhì)量變化的影響60-62
• 4.4.4 初始擺角的影響62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 5 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)64-70
• 5.1 橋式起重機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯楷F(xiàn)狀64-67
• 5.2 橋式起重機(jī)三維實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ头桨冈O(shè)計(jì)67-68
• 5.3 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況76-77
• 致謝77-78

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