带有完整约束的双吊车系统输入整形控制

作为一种重要的物料运输工具,桥式吊车在各类工业场景中发挥着举足轻重的作用.然而随着负载体积/质量的增大,很多时候不得不使用两台吊车来协同运送负载.目前对于这类双吊车系统的防摆研究仍然较少.本文针对这一情况,率先提出了一种输入整形控制方法.具体来说,首先分析了双吊车系统中存在的完整约束,通过对系统模型的合理简化,在不失准确性的情况下获得了台车位移与负载姿态角之间的近似动力学关系.在此基础上,求取出系统真实的振荡周期并设计出了合适的输入整形器.该整形器能够在不影响台车定位的情况下,充分抑制负载的摆动,并且对系统参数不确定性具有良好的鲁棒性.仿真和实验结果也证明了这一点.     

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.     

基于滑模方法的桥式吊车系统的抗摆控制

针对桥式吊车这类欠驱动系统,提出一种基于滑模控制的抗摆方法．该方法将系统状态分成两组。构造出一种双层滑动平面．结合桥式吊车系统数学模型的特点。求取了总的滑模控制量并进一步设计了控制器的参数．采用Lyapunov方法,从理论上证明了各级滑动平面的稳定性．仿真结果验证了该方法对于桥武吊车系统抗摆控制的有效性．     

欠驱动桥式吊车消摆跟踪控制

对于桥式吊车系统而言,其控制目标是将货物快速、精确、摆动尽可能小地运送到目标位置.为此,本文提出了一种新型的轨迹跟踪控制策略,可在保证负载快速平稳运送的同时,有效地抑制并消除整个过程中负载的摆动.具体而言,通过对吊车动力学模型进行一系列的变换,设计了一种新颖的跟踪控制器,并对闭环系统信号的有界性与收敛性进行了理论分析.与调节控制方法相比,本文方法可保证台车的平滑启动与运行;此外,本方法放宽了已有轨迹跟踪控制方法对参考轨迹的约束条件,更具实用性与一般性.实验结果表明,本文设计的控制器能取得优于已有方法的控制效果,并对外界干扰具有很强的鲁棒性.     

考虑状态约束的五自由度塔式吊车多目标最优轨迹规划

为了提高塔式吊车的实际工作效率,往往需要在驱动旋臂和台车的同时改变绳长,以同步实现负载的运输与起落吊运.然而,目前针对变绳长塔式吊车控制问题的研究非常有限,依然处于起步阶段.对于变绳长塔式吊车而言,如何在保证系统良好暂态性能的基础上,减少运输时间、降低系统能耗,并同时实现综合最优是一个亟待解决的实际问题.为此,本文提出...     

欠驱动桥式吊车系统自适应控制

针对桥式吊车这类非线性欠驱动系统, 提出了一种基于耗散理论的自适应控制器. 它能够有效地抑制运输过程中负载的摆动, 并将其快速准确地运送到指定的位置. 相比其他吊车控制系统, 这种控制器无需准确测量台车和负载质量以及吊绳长度, 可以根据系统响应情况来对这些参数进行在线估计, 这将极大地方便控制器在实际吊车系统中的推广应用. 对于闭环系统的稳定性, 文中通过李雅普诺夫理论及拉塞尔不变性原理进行了证明, 仿真结果也证实了这种自适应控制器能够对吊车系统进行良好的控制.     

基于自适应方法的桥式吊车的防摇定位控制器的设计

针对一类欠驱动非线性桥式吊车,设计了一种自适应控制器,它不需要对吊车模型进行近似解耦或线性化处理,不需要事先知道桥吊的精确的数学模型的参数信息,在负载质量等参数发生变化的情况下,能够实现对桥吊小车的精确定位与负载摆动的有效抑制,文中同时对该方法的稳定性进行了理论分析.该控制方法具有结构简单,计算量小的特点.数值仿真结果证实了本控制方法的良好效果.     

桥式吊车系统的分级滑模控制方法

该文针对桥式吊车这一类欠驱动系统提出了一种分级滑模控制方法.该方法将系统状态分成两组,分别构造第一级滑动平面,并求取各个子滑动平面上的等效控制量.然后再构造第二级滑动平面,采用Lyapunov稳定定理获得最终的控制量.该控制量包含各子滑动平面的等效控制分量,因此能够保证系统状态沿着各个子滑动平面滑动.该文从理论上证明了各级滑动平面的渐近稳定性,并且通过仿真验证了该结果.     

基于LQR和变论域模糊控制的吊车防摆控制

针对吊车这类非线性欠驱动系统。提出一种基于LQR和变论域模糊控制的消摆控制方法．先将该系统分解为垂直运动和水平运动两个子系统;然后用变论域方法寻找最优反馈增益,从而解决了在绳长连续变化时,吊车系统的防摆优化控制问题．仿真结果表明了该方法的有效性。     

欠驱动旋转双摆系统的建模与仿真

研究倒立摆控制问题,针对旋转双摆系统这一新颖的欠驱动机械系统,而旋转双摆系统是由一个驱动的旋转臂和两个未驱动的旋转摆杆组成,选取驱动臂和两个摆杆的旋转角度作为系统的广义坐标,系统存在不稳定平衡点.为对系统进行稳定性控制,采用拉格朗日方程的方法建立了其动力学模型并总结了系统模型的特殊性质.为了便于进行稳定控制器的设计,给出了近似条件下旋转双摆系统的线性化.对动力学模型进行了仿真实验,仿真结果表明实现了系统的稳定性控制,说明了模型的有效性.     

欠驱动旋转双摆系统的模糊控制

旋转双摆系统由一个单电机驱动的旋转臂和两根安装在旋转臂上的未驱动的旋转摆杆组成,是典型的欠驱动系统,模糊控制设计的目的是将两根摆杆稳定在倒立位置的同时将旋转臂控制到原点.首先,基于拉格朗日方程获得系统的非线性动力学模型,进而给出其在不稳定平衡点附近的线性化模型.在进行模糊控制器的设计过程中,由于旋转双摆系统有6个状态变...     

Dynamic Modeling and Robust Controller Design of a Two-Stage Parallel Cable Robot

Cable robots have been extensively used for the loading and unloading of cargo in shipping industries. In this paper, we look at a two stage cable robot, i.e., a cable robot with two moving platforms connected in series. The sea condition introduces disturbance into the system. This disturbance is considered while modeling the dynamics of the two stage cable robot. A robust controller is designed which can assure robust tracking of the desired end-effector trajectory in the presence of the disturbance. Simulation results presented show the effectiveness of the controller.     

一类欠驱动机械系统的动态及其稳定控制

Abstract The control of underactuated mechanical systems is very complex for the loss of its control inputs. The model of underactuated mechanical systems in a potential field is built with Lagrangian method and its structural properties are analyzed in detail. A stable control approach is proposed for the class of underactuated mechanical systems. This approach is applied to an unde ractuated double-pendulum-type overhead crane and the simulation results illustrate the correctness of dynamics analysis and validity of the proposed control algorithm.     

绳长时变情况下轮胎式集装箱起重机非线性防摆控制算法

四绳轮胎式集装箱起重机由于自身的动力学特性较为复杂, 目前仍缺乏稳定高效的控制手段. 为解决港口起重机作业过程中台车定位精准度低、负载易受干扰摆幅大的问题, 文章设计了一种面向工业场景的非线性反馈控制器. 首先在未进行近似处理的前提下对起重机吊具摆动情况进行了建模分析. 在此基础上, 通过在控制器中引入摆幅反馈信息, 实现了绳长时变情况下台车的精确定位与负载摆幅的有效抑制, 为集装箱的运送路径增加了更多选择. 随后基于Lyapunov方法对控制器进行了稳定性分析. 所设计的控制方案在港口实际设备上进行了验证, 在定位精度与消摆性能上相较于人工操作取得了很大提升.     

欠驱动三维桥式吊车系统自适应跟踪控制器设计

针对三维桥式吊车系统的欠驱动特性, 设计了一种目标轨迹自适应跟踪控制器. 相比其他常规的三维桥式吊车控制器, 它不需要对吊车模型进行任何近似解耦或线性化处理, 并且考虑了系统所受的摩擦力与空气阻力等干扰. 在负载质量和吊绳绳长等发生变化或存在不确定因素的情况下, 它依然能实现对台车的精确定位与负载摆动的有效抑制. 对于闭环系统的稳定性, 文中通过Lyapunov方法和芭芭拉定理对其进行了理论分析, 随后的实验结果也表明了这种自适应跟踪控制器良好的控制性能和对不确定性因素的适应性.