【摘要】：塔式起重機具有占地面積小,安裝運輸方便等優(yōu)點,它成為現(xiàn)代化下各類工業(yè)和建筑業(yè)應用的主要機械。它廣泛應用于現(xiàn)場貨物運輸,負載與小車之間使用電纜進行連接運輸?shù)?因此,它在運行過程中容易受到環(huán)境干擾。在負載運輸過程中會出現(xiàn)擺動現(xiàn)象,給塔式起重機的自動控制帶來困難。目前都是通過人工操作當負載擺動時先減速等負載擺動衰減到一定程度后,再進行定位操作。這樣不僅會影響工作效率而且存在安全隱患。本文以INTECO公司的塔式起重機(Tower Crane)實驗系統(tǒng)為研究對象進行定位防擺控制的研究。根據(jù)塔式起重機的運行特點,它的運動包括變幅運動、旋轉(zhuǎn)運動以及升降運動。為了簡化復雜性,本文針對變幅控制進行研究,實現(xiàn)了定位防擺的雙重目標,主要完成的工作如下:第一,為了實現(xiàn)小車準確定位同時抑制負載擺動,采用多目標粒子群(PSO)算法同時優(yōu)化兩個PID控制器的參數(shù)達到了控制目標。當參數(shù)不準確或外界有不確定的干擾存在時小車會偏離跟蹤的期望位置且負載擺角較大。因此,傳統(tǒng)PID控制在塔式起重機系統(tǒng)的應用中存在局限性。第二,針對欠驅(qū)動塔式起重機無法實現(xiàn)完全反饋線性化的問題,采用部分反饋線性化方法對非線性模型進行線性化并穩(wěn)定其Qg部動力學。仿真和實驗結(jié)果表明了該方案的有效性。該控制器能快速、準確地控制起重機的大幅度擺動。第三,設(shè)計了綜合定位防擺控制的傳統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器(SMC)和分層滑模控制器(HSMC)并進行實驗驗證。利用雙曲正切函數(shù)代健符號函數(shù)解決抖動問題。SMC在參數(shù)的不確定性和擾動的上限已知時依然可以很好的達到控制要求。第四,在實際應用中,參數(shù)的不確確定性和擾動的上限往往不為人所知。因此，SMC和HSMC應用這種情況受到限制。為此提出了一種自適應反步滑模控制(ABSMC)方法來估計模型的不確定性和外部擾動,以獲得更好的魯棒性。第五,起重機的精確模型通常難以獲得,利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和滑模變結(jié)構(gòu)控制不需要模型也可以實現(xiàn)對象控制,本文實驗驗證了基于RHF神經(jīng)滑�？刂破鞯乃狡鹬貦C定位防擺。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH213.3;TP273
【圖文】：

起重機系統(tǒng)進行理論分析，需要先建立控制系統(tǒng)的數(shù)學模型。受到外界環(huán)境，小車與導軌之間的摩擦力等各種不確定因素的較復雜。在本章中建模時做出了一些必要的假設(shè)，忽略一部分建立系統(tǒng)動力學模型的運動方程，本文使用拉格朗日方法。在性能分析很重要。對系統(tǒng)進行了三個特性的分析，即穩(wěn)定性，對系統(tǒng)性能的認識。重機模型簡介及工作原理重機模型簡介 INTECO 公司的塔式起重機實驗系統(tǒng)為研究對象如圖 2-1 所示沿機械臂徑向移動，機械臂在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)以及負載的升降。小車能夠定位，從而使負載可以降落在工作空間中的任何一點放下負載、使其遠離障礙物是很重要的。它也可以作為控制策略

其通過 PC 機進行控制。因此與它相關(guān)的軟硬件可以方便的安裝在實驗室。其機械單元包括電源、與 PC 機的接口和專用數(shù)字板卡。在 Windows MS 操作系統(tǒng)下使用 MATLAB 和RTW 工具箱進行控制。塔吊工作過程中，5 個狀態(tài)變量分別由五種測量編碼器測量：極坐標平面中小車的坐標，升降線的長度，負載的兩個偏離角。測量運動的編碼器分辨率高達每轉(zhuǎn) 4096 脈沖數(shù)。這些編碼器連同特定的機械解決方案，構(gòu)成了獨立的測量單位。負載偏離角的測量精度高達 0.0015 弧度。作用于直流電機前由 PC 機產(chǎn)生的控制信號要通過電源接口放大。PC 機與電源接口通信是通過 RT-DAC / PCI 多功能數(shù)字 I/O 板卡。所有必須的邏輯信號均通過配置在RT-DAC / PCI 板卡上的 Xilinx 芯片產(chǎn)生。這些邏輯信號包括：啟動信號，讀取編碼器的信號以及產(chǎn)生用于控制直流電機的特定 PWM 脈沖序列。板卡所有功能都可以直接在MATLAB / Simulink 環(huán)境下通過塔吊工具箱實現(xiàn)。塔式起重機的所有的仿真和實時控制都在 MATLAB / Simulink 環(huán)境中，區(qū)別在塔式起重機的實時控制是 MATLAB / Simulink RTW 環(huán)境下的實時軟件控制�？刂破鞣抡娼缑嫒鐖D 2-2 所示，實時控制操作界面如圖 2-3 所示。

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本文編號：2742316