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。     

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。     

基于联合仿真的桥式起重机吊重动态特性分析与消摆控制研究

针对桥式起重机工作过程中存在的因负载摆动,而导致工作效率低、安全风险大的问题,为了掌握影响摆角的关键因素,通过MATLAB/Simulink、SolidWorks和ADAMS软件联合仿真,对吊重系统进行了动态特性分析,得出了初始摆角、绳长变化、运行速度等对摆角变化的影响因素。为安全平稳控制桥吊,设计了基于模糊自适应的PID控制器;基于模糊自适应控制的联合仿真,对比和分析了所设计控制器与常规PID控制器在系统摆角抑制上的效果;为进一步检验设计控制器的消摆效果,按照桥式起重机真实结构,搭建了桥吊防摆控制实验平台,对其进行了验证。研究结果表明:所设计的控制器在位置控制和摆角控制上均较常规PID控制提前4 s,控制精度和鲁棒性也较常规PID有所提升。     

核废料数控起重机精确定位与消摆研究

核废料库数控桥式起重机由于工作环境内的放射性危害,需要在库房外对其进行自动控制,这种方法能够避免操作人员受到核辐射,但要将固化桶精确转运至储存井上方和消摆却相当困难。传统核级起重机的自动控制方式只考虑实现高精度定位,消摆则是依靠喇叭型防摆机构或自然消摆。为简化起重机设计及尽量减少辐射场内的电子元器件,在分析桥式起重机物理模型的基础上将预优化起重机运动规律与位置PID控制相结合,实现自控起重机的精确定位和到位消除固化桶摆动。实验结果表明该方法能够在不降低作业效率的前提下,满足核废料数控起重机对精确定位及到位消摆的控制要求。     

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。     

动基座桥式起重机滑模自抗扰消摆跟踪控制

浮式桥式起重机吊运作业易受动基座运动的影响,属于一类动基座桥式起重机,为实现精准、快速、小摆动地将负载运送至指定位置,提出了一种基于滑模自抗扰控制(SM-ADRC)的动基座桥式起重机消摆跟踪控制方法.首先,推导了浮式桥式起重机系统的动力学模型;构造了线性扩张状态观测器(LESO),设计了具有小车运动轨迹跟踪和负载消摆功...     

基于AFSA优化的龙门起重机防摆PID控制器

为减小龙门起重机运行过程中负载的摆角,在MATLAB/Simulink软件中建立PID控制模型,利用人工鱼群算法(Artificial Fish Swarm Algorithm,AFSA)优化模型参数,通过仿真分析,该模型显著减小了龙门起重机负载摆角,实现了龙门起重机快速精准定位,鲁棒性好。结果表明人工鱼群算法与PID控制器结合的方法具有可行性和有效性。     

基于IPSO的桥式起重机吊重防摆系统模糊PID控制研究

针对桥式起重机吊运工作过程中易发生吊重摇摆的问题,为保证作业安全,提高运行稳定性,提出了一种基于改进粒子群优化(IPSO)的吊重防摆模糊PID控制策略。首先,利用Lagrange动力学微分方程分析了影响吊重稳定性的因素,确定了控制参数指标;然后,对粒子群算法的更新策略进行了改进,并通过改进算法对模糊PID控制器的参数进行了优化,实现了系统参数的在线整定;最后,分析了影响吊重摆动的主要因素,并以小车的位置和吊重的摆角作为研究对象,进行了仿真分析和实验测试。研究结果表明:所提出的控制策略可有效实现小车的精确定位,并能快速消除吊重摆动;与传统PID控制相比,该控制策略的定位精度提高了73.3%,消除摆角时间缩短了43%,并具有较好的鲁棒性。     

基于遗传算法的三维起重机滑模控制方法研究

针对由5个非线性2阶常微分方程构成的三维起重机模型,采用滑模变结构方法设计控制器,从整体上同时对起重机大车、小车的位置和负载摆角进行控制。并利用遗传算法对其参数进行优化,减小了系统的抖振,实现了系统的精确定位和防摆。仿真表明了该控制方法的有效性。     

门式起重机减摆PID控制系统的研究

在传统的PID控制方法基础上,采用电源频率控制的新方法对起重机摆角进行控制,并且进行了MATLAB仿真。结果表明:与传统的开环控制相比,利用PID控制器可以更加有效地减小摆角,同时可以实现小车的定位。     

基于模糊自适应PID控制的桥式起重机定位防摆研究

指出了一种基于模糊自适应PID控制的桥式起重机定位和防摆方法,通过找出偏差和偏差变化率与PID控制器3个参数之间的模糊关系,在运行中跟踪误差信号来动态改变控制器参数,以满足不同的偏差和偏差变化率对控制参数的不同要求,从而使被控对象有良好的动静性能。仿真结果表明了该方法的可行性及较好的鲁棒性。     

基于软测量技术的桥式起重机防摇控制方法研究

针对现有的桥式起重机防摇控制技术复杂、成本高而难以推广应用的问题,提出了一种易于实现的、基于软测量技术的防摇控制方法,指明了控制策略的应用范围,简化了起重机运行机构-吊钩系统的物理模型,建立了状态空间描述下二阶系统的数学模型,利用软测量技术估计吊钩偏摆角,采用状态反馈的方法对桥式起重机运行机构进行速度控制,同时抑制吊钩摆角。最后,在桥式起重机模型试验平台上对控制策略进行验证,得到了较好的防摇效果。     

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。     

桥式起重机定位和防摆控制分析

利用控制器控制起重机模型的位置和摆动情况的这一方法,是在考虑到起重机模型的不确定性等特征的基础上提出的,具有较强的可行性。本文通过对该方法进行分析,从而为桥式起重机的防摆控制方法分析研究工作提供帮助,使起重机的作业效率得到保障,并且使工程的顺利开展成为可能。     

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。     

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。     

基于起升高度的最优输入整形器抑制桥式起重机载荷摆动

桥式起重机具有挠性机械环节一起升钢丝绳,其加、减速运动引起载荷摆动。为了消除这种摆动,根据桥式起重机起升高度的分布规律,基于载荷摆动幅值最小及优化时滞的思想设计最优输入整形器。仿真结果表明,在最优输入整形器的控制下,80／20t桥式起重机载荷最大摆动角度为0．036rad,与无输入整形器控制情况相比,载荷的最大摆角降低了95％。