带有状态约束的双摆效应吊车轨迹规划

对于欠驱动吊车而言,已有方法大都将负载摆动视为单摆进行处理.然而当吊钩质量相比负载质量不可忽略或负载体积较大时,负载会绕吊钩产生第二级摆动,出现双摆效应,使系统的摆动特性更为复杂,欠驱动度更高,其控制更具挑战性;此外,现有方法均无法保证系统的暂态控制性能.针对这些问题,本文提出了一种基于轨迹规划的消摆定位控制方法.具体而言,本方法所规划的台车轨迹具有解析表达式,且充分考虑系统安全性(摆动幅值)及台车运动的物理约束;通过构造新颖的平坦输出信号,将施加在台车运动和两级摆动上的约束/指标转化为对平坦输出的约束,从而将轨迹规划转化为凸优化问题.该方法能够保证整个过程中系统两级摆动的角度、角速度,台车的速度、加速度、加加速度均保持在设定范围内.通过与已有方法进行仿真对比,可见本方法不仅简单易行,且在工作效率与摆动抑制方面均具有更为良好的控制性能.

一种双摆效应桥式起重机光滑鲁棒控制方法

在现代工业领域,起重机被广泛用于大体积负载的运输工作。在许多实际应用场景中,由于吊钩的质量无法忽略不计,整个起重机系统往往呈现出复杂的双摆效应,这一特性增强了起重机系统的复杂性、非线性与欠驱动特性。因此,针对具有双摆效应的起重机系统,提出了一种新型的鲁棒控制策略,实现了台车的精确定位,并有效地消除了负载与吊钩的两级摆动。具体而言,首先对原系统模型进行近似线性化处理,得到了可以准确描述双摆起重机特性的近似化模型。在此基础上,提出了一种基于超螺旋的光滑鲁棒控制算法,并通过严格的理论分析证明了闭环系统的稳定性。将所提方法应用于双摆起重机硬件实验平台,实验结果验证了所提控制器的优良性能。

双摆起重机系统的预设性能自适应跟踪控制

针对塔式起重机在工程应用中因多种因素影响经常表现双摆特性问题,本文设计一种预设性能自适应跟踪控制器,在保证台车和起重臂快速定位的同时抑制吊钩和负载的摆动,且跟踪误差限制在设计的时变界内.通过李雅普诺夫方法和拉塞尔不变性原理证明本文控制器的稳定性.与LQR、ESC控制器进行仿真对比,并对起重机搬运的连贯动作(变负载)进行测试,结果表明本文控制器具有良好的定位精度和抗摆动能力.

基于扩张状态观测器的双摆吊车分层滑模控制

吊车系统在大尺寸货物运送过程中会呈现出双摆效应,同时更易受到外部干扰影响,导致控制难度更大。针对双摆吊车系统控制难题,提出一种基于扩张状态观测器的分层滑模控制方法,在保证负载快速平稳运送的同时有效抑制吊钩和负载的摆动。基于吊车系统的动力学模型设计扩张状态观测器对系统的状态变量和干扰集合项进行估计,利用系统的状态误差和观测器的估计信号设计分层滑模控制器。此外,控制方法通过在滑模面中引入干扰补偿项,进一步提高系统的抗干扰能力。通过数值仿真,与已有方法进行对比,充分验证该研究方法在工作效率和鲁棒性方面均具有良好的控制性能。

金割效应物理摆与计算机管理系统

金割效应物理摆是将优选法与复摆结合起来并用计算机处理数据的自制教学仪器,可以用黄金分割法进行摆的周期极值点的快速确定、实验数据的准确记录、图形曲线的仿真描绘,使学生能很好地体会优选法和计算机在物理实验中的应用。

对金割效应物理摆周期公式的讨论

介绍了自制的可优选周期极植的金割效应物理摆,以及摆的振动周期公式的特点。

金割效应物理摆的实验研究

"金割效应物理摆"是应用黄金分割法对物理摆进行研究的自制教学仪器,使用它能够进行优选物理摆周期的极小值、测量重力加速度等多项实验研究。实验装置采用计算机实时数据采集和处理等技术手段,取得了比较理想的实验效果。

一种基于神经网络补偿的双摆桥式起重机防摇跟踪控制器设计方法

桥式起重机在建筑、物流、生产领域中有广泛应用。但是,桥式起重机受到非线性、欠驱动性、时变性和多状态耦合影响严重,制约着桥式起重机的工作效率。此外,双摆效应在桥式起重机中广泛存在,大大地降低了传统防摇控制器的性能。因为更强的欠驱动性和耦合效应,考虑双摆效应的桥式起重机的控制器设计充满了挑战。本文针对双摆桥式起重机建立了非线性动力学模型,随后基于该模型设计了径向基函数(RBF)神经网络补偿自适应跟踪控制器,并基于Lyapunov方法分析其稳定性。最后,硬件在环(HIL)实验结果表明,相比传统的控制方法,该控制方法轨迹更加光滑,在保证小车快速定位的同时,将残余摆角抑制在更小范围内,且对外部干扰的鲁棒性更好。

基于新型滑模算法的双摆旋转起重机消摆跟踪控制

本文针对旋转起重机系统中旋臂定位和两级摆动抑制问题,提出一种含有非线性滑模面的滑模控制算法.不同于传统的线性滑模面,非线性滑模面可以使闭环系统的阻尼比从开始的较小值变化为最终的较大值.较小的阻尼比可以为系统提供较快的响应速度而较大的阻尼比则可减小超调量从而使得旋臂更加精确地跟踪给定轨迹.通过李雅普诺夫定理验证系统稳定性.比较仿真结果表明,该方法在实现摆角抑制的同时,起伏角和旋转角的跟踪误差分别降低了大约40%和52%.

双摆旋转起重机轨迹生成

虽然起重机系统的荷载摆动呈现出双摆特性比单摆特性更加接近于实际生产,但是,在这种情况下,系统特性分析和控制器的设计难度将大大增加.为此,本文提出一种基于S型曲线轨迹生成法实现旋转起重机两级残留摆角的抑制.首先根据拉格朗日运动方程推导出双摆旋转起重机的数学模型,再采用干扰观测器对该模型中的摩擦项、各子系统之间的耦合项进行补偿从而获得线性模型.由于各子系统中的一、二级摆角仍然是耦合的,因此采用模态分析对其进一步简化从而获得各自子系统的线性解耦模型.其次,分别为各子系统设计S型曲线轨迹,相关参数可通过求解代数方程获得.最后,数值仿真验证该方法的有效性.

野外大气扩散试验中四面体气球示踪实验的初步评价

1985年11月在瑞士北部进行了一次以探讨“冷池”条件下的扩散和湍流特征为目的的国际野外大气试验,本文介绍其中的四面体气球示踪实验的结果。一共进行了三次由雷达跟踪的四面体示踪实验,释放了10个四面体球。按多轨迹法和单轨迹法分别估算并比较了其中两次示踪实验得到的水平扩散参数σ_y,探讨了风摆效应的贡献。采用“体源模式”并结合单轨迹法估算了微弱风场不定风向条件下的扩散参数,分析了静风,弱风条件下的水平风向标准差和湍流强度。

申克分析法中的节奏分析

申克分析理论体系是上世纪在欧洲出现、后在美国流行的分析方法,也是20世纪五大音乐分析法之一。申克的图表还原法可以说是直观地还原了作品中的音乐起伏和基本走向。申克理论体系是建立在和声基础上的图表模式对乐谱作出了前景、中景、背景的还原分析。阅读有关申克分析体系的大量文献和著作不难发现:图表中对调性音乐节奏的分析并未反映出来,国内外对此进行研究的文献著作也不多。由此,经过理论归纳和实践分析,可通过从音符的密度、延长和弦的紧张性以及结构和弦的平衡性去寻找一种类似于钟摆效应的"归一"模式去发现和探究申克分析法中的节奏分析。

对金割效应物理摆实验数据的研究

金割效应物理摆是用黄金分割法(0.618法)优选物理摆周期极值的自制仪器,特点是以最佳的路径和最少的测量次数完成极值点的搜寻。对实验中的相关数据图形进行分析研究,不仅发现有一定的规律可循,也使学生学会用优选法、列表法、作图法、最小二乘法解决问题。