基于轨迹规划的欠驱动桥式起重机防摆控制

针对桥式起重机的台车在启动时出现较大振动冲击的现象,以及台车在水平移动时伴有负载的升降而造成负载摆动过大等安全隐患问题,提出了一种基于轨迹规划的耦合跟踪防摆控制器。首先,规划S形位移轨迹作为参考轨迹;其次,构造含有台车位移和负载摆角的未知形式的耦合函数;最后,利用能量法设计非线性耦合跟踪防摆控制器来实现对参考轨迹的跟踪。该控制器减小了台车启动时的冲击,保证了台车运行的平稳性和准确性,有效地抑制并消除了负载的摆动。仿真和实验结果表明,该控制器的控制效果优于耦合控制器和自适应跟踪控制器,并且该控制器具有较强的鲁棒性。

基于模糊滑模的港口桥式起重机吊重防摆控制

模糊滑模控制方法能够自适应地调整滑模面的参数,更好地适应不同工况下的防摆需求。为此,研究基于模糊滑模的港口桥式起重机吊重防摆控制方法,提高桥式起重机的工作稳定性和安全性。通过分析港口桥式起重机动力学模型,发现小车位置与吊重摆角是影响起重机工作稳定性的主要因素;依据小车位置与吊重摆角,定义起重机吊重防摆控制滑模面,结合模糊控制算法,设计模糊滑模控制器,得到起重机吊重防摆控制力矩,消除控制力矩的抖振问题,完成起重机吊重防摆控制。实验证明,该方法可有效实现港口桥式起重机吊重防摆控制,且无抖振问题;在不同小车运行速度时,应用该方法后,均可有效降低吊重摆角,具备较优的起重机吊重防摆控制效果。

基于改进差分进化算法的起重机防摆控制技术

起重机运行过程中的加速和减速以及负载的变化会导致起重机负载摆动,影响起重机的运行效率。为保证起重机能够精准工作,减少意外事故发生,提出基于改进差分进化算法的起重机防摆控制技术。构建起重机系统的拉格朗日方程,利用非线性转换构建起重机状态模型;设置起重机运行限制条件,令系统功能指标函数达到理想状态;制定改进差分进化算法种群大小和个体矢量维数,增加群体的多样性,提高控制技术的收敛性,在适应度函数内加入系统超调量,控制起重机运行不发生碰撞。通过实验证明所提技术能够较好地控制起重机稳定运行,减少摆动情况出现。

采用神经网络的双吊车自适应防摆控制

由于工业实践对运输能力提出了更高的要求,双吊车的应用日益广泛.然而其动力学模型非线性很强,因此控制器结构十分复杂.另一方面,大型货物的摆动很难抑制,这给双吊车的自动化带来了巨大的挑战.为了处理以上问题,首先,采用神经网络准确地估计了系统的模型,在此基础上提出了一种自适应防摆控制方法,很好地实现了双吊车系统的防摆控制;然后,采用李雅普诺夫方法,严格地证明了系统在平衡点的渐近稳定性;最后,通过大量的实验结果,验证了该方法具有良好的性能.

液压起重机吊重防摆控制

针对液压起重机在工作过程中易发生吊重摇摆等问题,为保证作业安全,提高运行稳定性,提出一种吊重防摆控制系统。利用拉格朗日法推导出吊重动力学微分方程,确定控制参数;结合D-H矩阵,分析支撑臂(主臂和转向臂)倾角空间动力学,建立其与吊重控制参数之间方程式;分析驱动支撑臂的油缸空间动力学,建立液压缸速度与支撑臂倾角关系方程,对油缸液压系统进行建模;最后,设计吊重防摆控制系统,该系统包括反馈控制器、前馈控制器和防摆控制器。仿真结果表明:所提出的控制系统能有效抑制起重机吊重摆动。

基于能量法的多自由度欠驱动塔机防摆控制

为了解决塔式起重机二维空间建模参数不全以及三维建模对模型线性化导致模型不准确的问题,建立塔式起重机三维非线性化模型,基于系统能量分析研究了台车驱动与大臂转动、负载空间内摆角的关系,设计了带有积分项的控制器,然后通过李雅普诺夫方法对系统稳定性进行了证明。最后,仿真结果表明,与已有的成熟的控制方法相比,所提控制器的运送效率更高,抑制负载摆角的效果更好,台车位移与大臂转角的定位更准确,抗干扰能力更强。同时,在不改变系统控制增益的基础上,改变台车目标位移和大臂目标转角,系统仍保留上述特点。所提控制器具有更稳定的控制效果和更强的适应性。

四旋翼无人机吊挂系统防摆控制方法研究

为了解决四旋翼无人机在吊挂负载飞行过程中吊挂负载在其水平方向摆角波动过大、不能消除、四旋翼无人机无法精确定位等实际工程问题,通过能量分析的方法研究提出了一种基于能量分析的四旋翼无人机吊挂飞行系统非线性耦合防摆控制器。首先,采用拉格朗日法建立了四旋翼无人机吊挂飞行系统的二维动力学模型;然后,通过非线性能量耦合的方法设计了针对此系统的非线性耦合防摆控制器,通过拉塞尔不变性原理和李雅普诺夫方法证明了该闭环反馈控制系统的稳定性。结果表明,所提出的非线性能量耦合控制器能够适用于多种飞行运输情景,在其改变飞行目标位置、吊挂负载质量、附加初始摆动时均有良好的控制效果。最后,通过数值仿真,与其他基于能量分析的控制器,就其目标定位、摆角消除等控制效果进行了对比,结果表明所提出的控制器在改变飞行目标位置、吊挂负载质量、附加初始摆动时,均具有良好的鲁棒性。

基于机电联合仿真的塔式起重机变幅定位与防摆控制研究

针对塔式起重机在变幅作业过程中吊物易摆动造成危险的问题,为保证作业安全性,通过ADAMS和MATLAB软件进行机电联合仿真,对小车定位以及吊物防摆进行研究。首先,在SolidWorks中建立塔机的三维模型;采用ADAMS的Cable模块建立变幅传动系统的钢丝绳—滑轮模型;在MATLAB/Simulink中建立变幅驱动系统的控制模型;其次,设计了用于小车定位与吊物摆角控制的双模糊自适应PD控制器;最后,针对变幅作业在实际运行中的两种工况,利用ADAMS以及MATLAB/Simulink等软件进行机电联合仿真,并将仿真结果与传统PD控制的结果进行对比。研究结果表明,相较于传统PD控制器,模糊自适应PD控制下的小车就位速度更快,吊物摆动的角度更小。工况一中,塔机作业效率提升了12%,吊物防摆效率提升了9.5%;工况二中,塔机作业效率提升了17.2%,吊物防摆效率提升了32%,整体提高了塔式起重机变幅作业的效率与安全性。

基于机电耦合动力学模型的起重机类欠驱动系统定位防摆控制

在研究起重机的定位防摆问题时,常规建模手段会忽略电气控制系统对控制效果造成的影响,为此,文中提出了机电耦合动力学建模的研究方法。首先分析了起重机定位防摆控制的当前研究现状,指出了当前起重机类欠驱动系统定位防摆控制研究中存在的问题,然后探讨了当前机电耦合的研究方法对于起重机定位防摆控制的效果,并给出了基于解析解的机电耦合动力学的建模思路。研究表明:考虑机电耦合建模,可以更加完整地描述起重机的定位防摆控制模型,并为其定位防摆控制研究提供理论依据。

基于模糊的桥式起重机的定位和防摆控制研究

近年来,很多学者对桥式起重机的防摆控制方法进行了研究,以提高起重机的作业效率。针对起重机模型的非线性和不确定性,设计了一种基于模糊的起重机的定位和防摆控制方法,利用两个模糊控制器对小车的位置和负载的摆动分别进行控制。其中,模糊位置控制器的设计是参考一个简单的速度参考曲线,对位置和速度进行有效地控制;而模糊防摆控制器则模仿起重机操作员的实际操作经验设计了一套模糊控制规则来消除负载的摆动。仿真结果证明了该方法的可行性,并且与线性二次型最优控制(LQR)进行了比较,表明了该方法的良好性能,且该方法对不同的绳长和负载有着较好的鲁棒性。

桥式起重机动力学模型参数辨识及其防摆控制器设计

桥式起重机吊运过程中所产生的游摆,是吊运过程中必须克服的。从桥式起重机的模型辨识试验出发,通过试验法获得桥式起重机的动力学模型。在防摆控制器设计方面,提出利用广义预测控制整定PID参数的方法,使得传统的PID控制器能够有效地抑制和消除起重机吊钩的游摆。仿真和试验结果均表明:这种PID控制器的设计方法是正确而有效的,对于实现起重机无人值守的自动控制具有重要意义。

舰载特种起重机轨迹跟踪吊重防摆控制

针对舰载特种起重机系统轨迹跟踪吊重防摆控制问题,基于起重机系统串级形式的动力学模型,推广了李亚谱诺夫后推法的基本原理,提出了一种基于李亚谱诺夫后推法的轨迹跟踪吊重防摆控制算法.该方法基于反馈控制原理,利用起重机关节间的耦合作用,将吊重摆角和关节运动变量作为反馈量进行控制器的综合设计,以实现减小吊重摆角.控制系统仿真结果表明该控制方法在控制起重机机械臂各关节平稳的跟踪给定轨迹的同时,能够实现吊重在三维空间的防摆控制.

基于广义预测控制PID算法的桥式起重机吊钩防摆控制器设计

针对桥式起重机在运输过程中吊物产生的游摆问题,提出了一种基于广义预测控制律的PID控制器参数离线整定算法。该算法利用最小二乘法去拟合针对桥式起重机防摆问题所设计的广义预测控制律;并由此得到PID控制器的三个待整定参数。仿真和实时控制试验表明,这种离线整定的PID控制器在桥式起重机吊钩防摆控制中能够获得满意的控制效果。

基于模糊自适应PID控制器的桥式起重机定位与防摆控制研究

随着工业的发展,对起重机的智能化程度的要求越来越高,很多学者对桥式起重机的智能定位和防摆控制方法进行了研究,以提高起重机的作业效率。针对起重机模型的非线性和不确定性,设计了基于模糊自适应PID控制器的起重机定位和防摆方法,利用两个模糊自适应PID控制器分别对小车的位置和负载的摆角进行控制。其中,位置模糊自适应PID控制器是以参考位置与实际输出位置差以及位置差变化率为控制对象对位置和速度进行有效的控制;防摆模糊自适应控制器则是通过控制负载的摆角及摆角的变化率来消除负载的摆角,仿真与实验结果都表明该方法的可行性。

时变输入整形在桥式起重机防摆控制中的应用

输入整形技术在抑制柔性系统残留振荡方面得到了比较广泛的应用;然而在处理时变系统时,传统的输入整形器的鲁棒性能受到了很大限制,控制效果往往并不理想。在频域采用零点配置方法设计出了最优随机时滞滤波器,进一步在此基础上进行时变输入整形器的设计,并在桥式起重机的防摆控制中进行了应用研究。该时变整形器通过在线反馈起重机的振动频率和阻尼,实时地调节整形器中脉冲的时间位置和幅值,从而更加有效地抑制系统的残留振荡。仿真结果证明了该方法的良好性能,和传统的鲁棒输入整形器进行了性能比较,该方法对系统参数变化的鲁棒性更强,能够更加有效地抑制负载的残留振荡,同时缩短了运行时间,提高了作业效率。

基于改进差分进化算法优化的塔机防摆控制研究

针对欠驱动四自由度塔式起重机定位防摆控制问题,建立了未经线性化的塔式起重机动力学模型,提出了一种基于改进差分进化算法优化的防摆控制器。通过严格理论分析证明了闭环系统的渐近稳定性;在传统差分进化算法研究的基础上,对变异策略进行了改进,采用自适应策略动态更新交叉概率,并应用于塔式起重机防摆控制器的参数整定过程中,提高了控制系统的性能,降低了参数整定难度;最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台进行了控制模型的对比仿真试验。研究结果表明:改进后的差分进化算法在参数优化过程中收敛速度快、寻优能力强,不易陷入局部最优;经改进差分进化算法优化后的防摆控制器跟踪速度更快,且能够将负载摆角限制在允许的范围内,能够提高塔式起重机运输效率与安全系数。

智能起重机路径规划及定位防摆控制策略

随着我国基础建设规模的加大和人力资源的短缺,智能起重机的应用备受关注。在了解国内外主要研究成果的基础上,对智能起重机路径规划的研究方法以及智能起重机小车定位和负载防摆的控制策略进行分类总结,并对各种方法的优缺点进行分析比较,展望了智能起重机路径规划和防摆定位控制的发展趋势。

桥式起重机防摆控制器的设计

桥式起重机是一种从事起吊和空中搬运的机械设备,它在机械制造工业和冶金工业中应用得最为广泛。目前国内生产的桥式起重机都是由专职司机手动操作完成大小车的定位和控制吊物的游摆。要在三维空间下由控制器实现桥式起重机的精确定位和消除吊物的摆幅是相当困难的。本文主要阐述了桥式起重机在三维空间下的建模方法,并对该系统进行了开环仿真分析,最后提出应用LQR技术设计一种最优输出跟踪器,实现了桥式起重机的精确定位和消除吊物的游摆。仿真结果表明,这种防摆控制器使被控系统具有良好的动态和稳态性能。

基于输入整形技术的吊车系统防摆控制

针对传统吊车防摆闭环控制方法存在的控制器设计相对复杂、控制效果不理想、不易实现等问题,提出了一种基于经典控制理论与前馈输入整形技术相结合的控制技术。首先,对吊车系统进行建模并简化数学模型,采用经典控制理论设计吊车的伺服控制系统。其次,在吊车伺服系统的基础上,引入输入整形技术设计吊车系统的ZV输入整形器。最后,通过MATLAB仿真验证所提出控制技术的有效性。

基于模糊自适应PID的桥式起重机智能防摆控制研究

为了消除桥式起重机吊重摆动和实现小车精确定位,提高起重机工作效率,国内外很多学者对防摆控制方法做了大量研究。在建立起重机非线性数学模型的基础上,完成基于模糊自适应PID防摆控制器的设计,其中角度环采用模糊控制器,位置环采用模糊PID控制器。通过与线性二次型最优控制(LQR)仿真结果比较,表明该方法的可行性,其控制过程更加平稳,稳态精度更高,并且当吊重质量和绳长发生改变时,系统仍有较强的鲁棒性。