基于串级模糊自适应PID的起重机防摇控制研究

以桥式起重机的吊重系统为研究对象,利用拉格朗日方程建立吊重系统的状态空间模型,在MATLAB/Simulink中建立控制小车位移和吊重摆角的串级PID防摇控制仿真模型,在内环引入模糊自适应PID控制对串级PID控制模型进行改进。仿真结果显示引入模糊自适应PID控制后,防摇控制系统的控制效果更好,尤其对摆角的控制,超调减小,调节时间加快。最后,利用贝加莱的防摇控制系统实验平台对模糊自适应PID防摇控制系统进行验证。     

桥式起重机吊重减摇力控制方式的动态仿真

为了得到桥式起重机小车吊重系统动力学方程，对系统进行了动力学分析，从动力学方程得出小车受力与吊重摆角之间的传递函数。吊重减摇的力控制方式可以作为主动防摇的有效补偿措施。仿真结果表明小车受力的最佳撤销时刻是影响减摇效果的关键参数。     

桥式起重机运行过程中的消摆控制

针对桥式起重机工作过程中由于偏吊、风载或控制不当引起的2阶段加减速[1]法无法消除的吊重摆动,通过建立起重机吊重摆角非惯性系模型、根据能量守恒定律推导了小车运行过程中如何通过梯形速度变换来防摇的策略,并使用Matlab拟合简化了算式,提出了具体的防摇策略.将该策略使用小车——吊重系统动力学模型进行仿真,证明该策略有效.     

基于加速度计的起重机吊重摆角测算方法研究

吊重摆角是起重机智能电子式防摇系统的重要输入参数之一。为了避免当今市场上摆角测量方法在具体使用中的一些限制,文章研究利用加速度计分别测量小车、吊重所受的加速度,并通过两次积分后的差值,来计算小车和吊重的水平位置偏差,再利用该偏差值和吊绳长度来计算吊重的摆角。     

起重机吊重智能防摇CAN控制系统的设计

基于CAN总线控制的特点和优点，设计了起重机吊重的智能防摇CAN控制系统，各传感器采集数据以CAN总线形式发送给主控DSP，主控DSP做出防摇和衰减摆幅的智能决策。吊重摆角的测量是防摇控制系统的关键和难点，文中给出了有效的测量方法。     

桥式起重机吊重Fuzzy-LQR防摆控制器的设计

桥式起重机大小车联合运动可以提高作业效率,在其吊重防摆控制中加入大车运动更具工程意义。针对桥式起重机防摆定位控制具有非线性、强耦合、不确定等特点,设计Fuzzy-LQR控制吊重摆动。根据Lagrange方程建立三维动力学模型并在大小车运动方向对其进行解耦;通过信息融合技术将模糊控制器的多输入进行降维处理,解决模糊规则爆炸问题,结合LQR控制原理搭建Simulink仿真模型。选用CXTD16t-19.5m双梁桥式起重机进行仿真模拟,结果表明:运用Fuzzy-LQR分别控制解耦后的大小车运动或者大小车联合运动都能达到防摆定位的目的。     

起重机吊重摆角子系统扩张状态观测器设计和仿真研究

在研究起重机吊重系统防摇控制时,可以分别对小车位移和摆角子系统进行控制器设计。由于在起重机摆角子系统中吊重摆角角速度一般靠传感器进行测量,增加了运行和维护成本。为此提出了设计起重机摆角子系统非线性扩张状态观测器对起重机摆角子系统状态信息进行重构,软测量摆角角速度。给出了观测器的结构方程,并运用Matlab对观测器参数进行了优化整定。参数整定后的扩张状态观测器能够在0.3 s内估计出系统摆角和摆角速度,并且在0.5 s内估计出了系统的外界干扰。仿真结果表明:经过Matlab参数整定的扩张状态观测器(extend state observer,ESO)可以实现对非线性的起重机摆角子系统状态信息的软测量。     

桥式起重机半开环定速防摇控制方案研究

针对由人工操作、通过变频器和三相异步电动机驱动的桥式起重机,设计了以司机挂入的运行机构挡位所要求的速度作为系统输入,以小车实际速度和吊钩摆角作为系统输出的防摇控制方案。大、小车运行位置信息设置传感器进行检测,吊钩摆角、角速度通过观测器估计。在系统的状态空间描述下,给出了防摇控制策略的确定方法。仿真结果表明:控制方案对桥式起重机具有显著的防摇效果。     

考虑弹性结构时桥式起重机防摇控制系统数学建模方法研究

桥式起重机大车运行在考虑弹性结构情况下,起重机主梁会产生垂向变形和横向变形。传统的双质量两自由度系统模型是把桥式起重机的运行机构假象为刚性结构,而横向变形会对防摇控制数学模型的精确性产生影响。分析横向变形对防摇控制模型的影响,建立桥式起重机三个质量三个自由度串联弹性动力学系统振动模型并基于MATLAB进行仿真对比,得到三质量系统下吊重摆角曲线,随后与传统的双质量系统进行比较,得到摆角误差曲线,进行对比分析可得,三质量系统相比双质量系统提高了模型精度。     

三维桥式起重机分层滑模轨迹跟踪防摆控制

针对欠驱动四自由度三维桥式起重机的吊重摆动控制问题,设计了一种分层滑模轨迹跟踪防摆控制器。首先为大、小车和吊重分别选择了一条目标轨迹,然后设计分层滑模控制器来使系统状态跟踪选定的轨迹,在理论上证明了控制系统的渐进稳定性,并进行了仿真验证。仿真结果表明,大小车可快速准确地到达目标位置,且吊重摆角被抑制在很小的范围内,能快速收敛到零。当吊重质量变化、吊绳长度变化或有大的初始摆角时,所设计的控制器仍具良好的控制性能和较强的鲁棒性。     

基于状态重构的铁路门式起重机状态反馈力控制吊重防摇系统的设计

为防止集装箱在目标位置和期望时间时摇摆,通过建立工程实用的起重机小车集装箱系统动力学方程,采用全状态反馈控制起重机小车驱动力从而控制状态变量。为了解决工程实际中摆角和摆角角速度难以测量的问题,设计了状态观测器,通过唯一测得的小车位置信息重构系统状态变量获得状态变量估计信息。用类似二阶系统性能分析方法推导出反馈控制器的调节参数公式和状态观测器的增益参数公式。仿真结果表明：状态观测器在0．6s时可以消除重构误差,重构精度高,观测过程明显较反馈调节过程快;状态反馈控制方法可行;摆角和小车位置等状态变量均有期望的动态响应,达到了集装箱防摇控制的目的。     

港口集装箱起重机虚拟操作训练系统的小车-吊重运动模型研究

给出了在港口集装箱起重机虚拟操作训练系统中小车--吊重的运动模型及加阻尼项后的修正模型,并采用数值计算方法求得了在不同工况下的吊重的摆动,且讨论了控制小车运动时的吊重减摇效果.     

应用于起重机稳钩控制的自适应神经模糊推理系统

提出一种基于自适应神经模糊推理系统（ANFIS）的控制方法应用于起重机的稳钩控制,该方法采用反向传播算法（BP）和最小二乘算法（LS）的混合算法对小车—吊重系统样本数据进行学习,调整各变量的隶属度函数,自动产生模糊规则。仿真结果表明,这种控制方法对小车—吊重系统的摇摆角度和小车位置的控制过程具有良好的动态性能和较强的鲁棒性能,说明了自适应神经模糊推理系统在起重机稳钩控制中的有效性。     

起重机非线性摇摆系统的仿真和分析

本文将MATLAB和SIMULINK仿真工具相结合应用在起重机非线性摇摆系统的建模和仿真上,发挥了MATLAB计算功能强大和SIMULINK仿真简便直观的优点,提出了通过控制小车加(减)速时间的方法并进行了仿真,结果表明对于抑制吊重摇摆是十分有效的。     

Trajectory planning for overhead crane by trolley acceleration shaping

This paper proposes a novel off-line trolley trajectory planning method for underactuated overhead cranes. The proposed technique is feasible and efficient for overhead crane operation. Dynamic coupling between trolley motion and payload swing was successfully exploited using a staircase form of trolley acceleration. The payload swings in the constant velocity phase were efficiently suppressed and the trolley reached the desired position using this technique. The reasonable number of stairs can be determined by evaluating the residual oscillation amplitude according to the number of stairs and variation in the natural frequency of the pendulum. The proposed approach was first simulated from the kinematics viewpoint to verify the validity of the trolley trajectory and the swing angle of the payload. The proposed approach was then combined with the dynamics of the overall crane, wherein the robust sliding mode controller was applied to ensure that the trolley tracks the designed trajectory. The numerical simulation results demonstrated superior performance and robustness against parameter uncertainties of the proposed method. The proposed method exhibited potential for application in the control of underactuated systems, such as overhead cranes, single-link flexible-joint manipulators, and flexible Cartesian manipulators.     

桥式起重机的单神经元防摆控制系统

桥式起重机运行过程中的防摆控制是起重机控制的一个关键问题,许多学者对此进行了大量的研究。由于桥式起重机的数学模型具有不确定性的特点,常规的PID控制器不易在线调整,难以对摆角进行有效的控制。本文设计了一种基于单神经元控制器的起重机控制系统,利用2个单神经元控制器分别对小车的位置和摆角进行控制。仿真结果证明,该神经元控制器比PID控制器对于不同的绳长和载荷质量具有较好的自适应能力和鲁棒性。     

基于模糊控制的桥式起重机抓斗的防摆控制研究

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2个模糊控制器对小车的位置和负载的摆动分别进行控制。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。     

门式起重机的减摆PID控制系统

消除或减少吊重的摇摆对提高起重机工作效率、减少装卸作业安全生产隐患有重要意义,采用电子防摆装置,是减轻司机工作强度、改善司机恶劣工作环境的重要途径,也是实现装卸机械自动化的大势所趋。文中采用PID控制方法对起重机减摆问题进行了仿真研究,仿真结果表明,PID控制器既能实现小车的精确定位,又能有效地控制吊具的摆动。