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.     

基于逆系统方法的内模控制在吊车消摆运动中的应用

针对非线性、欠驱动的桥式吊车水平运动系统，先运用非线性逆系统方法将其转化为伪线性系统，然后按照线性系统理论设计内模控制器来控制吊车的水平定位．同时设计了一个角度反馈控制器来确保摆角迅速衰减．最后和常规PID、模糊控制做了比较．实验结果表明，本方案能保证定位无静差、摆角迅速衰减，同时具有良好的抗干扰能力和较强的鲁棒性，控制效果优于PID和模糊控制．     

一类非确定欠驱动系统的串级模糊滑模控制

本文针对一类含有非确定项的欠驱动系统提出了一种串级模糊滑模控制方法.该方法先选取状态变量中两个相关联的系统状态构造第一级滑动平面,然后将第一级滑模函数作为一个广义状态,与剩下系统状态中的一个状态构造第二级滑动平面,直到所有的系统状态都包含在内构造最后一级滑动平面.同时考虑到系统模型中存在的不确定项,利用模糊逻辑的逼近功能进行估计,文中采用Lyapunov方法求取了控制器的控制律以及模糊逼近的有关参数的自适应律.该串级模糊滑模控制器能够保证各级滑动平面的稳定性,并且在仿真实验中得到了验证.     

Pendubot的一种分层滑模控制方法

针对Pendubot这类二阶欠驱动系统提出了一种分层滑模控制方法.该方法将系统状态分成两个子系统,分别构造滑动平面,采用Lyapunov方法求取总控制量,该控制量可以实现Pendubot的摆起控制,当系统接近平衡位置附近时,双层滑模控制器退化成单层控制器,这样又保证了Pendubot能够稳定在最终的平衡位置上.从理论上证明了各层滑动平面的渐近稳定性,并且通过仿真实验验证了该方法的有效性以及该控制器对各类扰动的自适应性.     

基于摆角约束的双摆吊车轨迹规划

桥式吊车作为一种典型的欠驱动系统,已经在现代工业生产运输过程中得到了广泛的应用。但当吊车系统中的负载体积过大或吊钩质量较大时,桥式吊车系统会呈现双摆特性,增加控制难度。针对这一问题,提出了一种基于摆角约束的双摆桥式吊车轨迹规划策略,以更方便地考虑摆角约束。首先,设计能够满足摆角约束的摆角运动曲线,并由台车运动与两级摆角之间的耦合关系得出台车加速度轨迹;然后,构造关于时间和最大摆角的目标函数;最后,将轨迹规划问题转化成一个可利用粒子群算法来求解的优化问题。MATLAB仿真对比结果表明,该方法在实现台车快速精准定位的同时,能有效抑制两级摆动及残余摆动,在系统参数改变时仍具有较好的鲁棒性,可尝试应用于实际工作中。     

基于嵌套饱和方法的吊车系统非线性控制

针对吊车系统定位和防摆的控制要求,提出了一种基于嵌套饱和方法的非线性控制策略。对吊车系统动力学方程进行部分反馈线性化,并通过坐标变换将其转化为便于控制器设计的严格前馈级联规范型;在此基础上利用嵌套饱和非线性控制方法设计了吊车定位防摆控制器。仿真结果表明,该方法在较小的控制力作用下实现了吊车系统的定位和防摆,并且对于吊车系统参数的变化具有很强的鲁棒性。     

基于能量守恒的桥式吊车参数辨识研究

针对实际桥式吊车系统物理参数不易获得的问题,提出一种基于能量守恒的参数辨识方法。该方法根据能量守恒原理建立辨识回归方程,然后用非负最小二乘法处理辨识实验数据,得到桥式吊车的控制器设计模型。以桥式吊车实验系统为背景,模拟桥式吊车的实际运行特点,进行辨识实验,获得系统的数学模型。在此基础上用LQＲ 控制器验证了该方法在桥式吊车实验系统上辨识结果的准确性,证明该辨识方法对桥式吊车的控制有很大帮助。     

一种独轮机器人的滑模控制

针对一种由一个车轮驱动并控制前向平衡、并由电机驱动惯性轮形成反力矩来控制侧向平衡的独轮机器人系统,提出了一种分组分层滑模变结构控制方法.该方法根据机器人动力学模型特点,将系统看作两个单输入系统组合,并分别针对每个单输入系统设计分层滑模控制器,从而实现机器人的运动平衡控制.从理论上证明了各层滑动平面的渐近稳定性,并通过仿...     

一种离散全程滑模变结构控制方法

针对离散时间系统提出了一种全程滑模变结构控制器设计方法。通过选择合适的滑模切换函数，使系统的轨线一开始便落在滑模面上，有效地缩短了系统状态到达滑动模态的时间，使系统从初始状态到平衡点的全过程都具有鲁棒性。针对利用离散趋近律方法设计全程滑模变结构控制器系统存在抖振的缺点，本文利用常规等效控制方法设计离散全程滑模变结构控制器，消除了系统的抖振，改善了系统的动态性能。并基于倒立摆模型进行了仿真，结果验证了其有效性。     

模糊趋近率的滑模控制在倒立摆系统中的应用研究

采用Lagrange函数建立了旋转二级倒立摆系统的状态空间方程。为了解决常规滑模控制的抖振问题,提出了一种以极点配置为基础的模糊趋近律滑模控制策略。将模糊逻辑控制与趋近律相结合,推导出模糊趋近律。仿真结果表明,该方法不仅保留了滑模控制系统具有的较强的鲁棒性,同时改善了控制系统滑动模态的品质,消除了系统的抖振。     

基于滑模控制的集装箱起重机防摇控制

针对集装箱起重机这类欠驱动系统,基于智能控制的方法,提出一种基于滑模控制的防摇方法。该方法先通过对集装箱起重机的数学模型进行线性化运算,然后设计2种滑模控制器,对线性简化的模型进行滑模控制,通过李雅普诺夫方法来证明所进行的滑模控制的有效性。通过Matlab的Simulink来搭建仿真模型,仿真模型的图形结果验证了该方法对于集装箱起重机系统防摇控制方面的有效性。     

Motion planning for three-dimensional overhead cranes with high-speed load hoisting

This paper proposes a systematic anti-swing motion-planning method for three-dimensional overhead cranes, based on the load-swing dynamics of a two-dimensional overhead crane. First, a model-following anti-swing control law is designed based on the load-swing dynamics of a two-dimensional overhead crane, where the Lyapunov stability theorem is used as a mathematical tool. Then a new anti-swing motion-planning scheme is designed for a two-dimensional overhead crane based on the model-following anti-swing control law and typical crane operation in practice. Finally, the new anti-swing motion-planning scheme is extended for a three-dimensional overhead crane, based on the geometric relationship between a three-dimensional overhead crane and its two-dimensional counterpart. As a result, the proposed method avoids solving the load-swing dynamics of a three-dimensional overhead crane which is much more complicated than that of its two-dimensional counterpart. Furthermore, the proposed method can be applied to any existing overhead cranes without increasing their actuator torque capacity. The effectiveness of the proposed method is demonstrated by generating high-performance anti-swing trajectories with high-speed long-distance load hoisting.     

A new design approach for the anti-swing trajectory control of overhead cranes with high-speed hoisting

This paper proposes a new approach for the design of anti-swing control of overhead cranes. An anti-swing trajectory control scheme is designed based on the trolley and load-hoisting dynamics, and then extended to an adaptive scheme. The load-swing dynamics is controlled by employing a sliding surface that couples the load-swing dynamics with trolley motion. The number of degrees of freedom of the trolley and load-hoisting dynamics is the same as that of the control inputs; therefore, the control problem is reduced to finding a coupled sliding surface that stabilizes the crane control system, based on the load-swing dynamics. In this study, the Lyapunov stability theorem is used as a mathematical design tool. The proposed control guarantees asymptotic stability of the anti-swing trajectory control while keeping all internal signals bounded. The coupled sliding surface allows a direct control of the damping of load swing. In addition, the proposed control provides clear gain-tuning criteria for easy application. Finally, the proposed control realizes an anti-swing control along a typical anti-swing trajectory in practice, with high-speed load hoisting. The validity of the theoretical results is shown by computer simulation.     

非线性时滞系统的抖振削弱自适应滑模控制

针对一类非线性时滞系统的鲁棒自适应滑模控制器设计问题,提出了一种基于偏微分变换的自适应滑模控制方法,该方法能够有效地削弱系统的输入抖动．基于自适应滑模控制技术和Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定方法,克服了时滞影响,不但保证系统状态可以在有限的时间内到达滑模面,而且保证了系统的渐近稳定特性．最后给出的仿真结果验证了该控制方案的有效性．     

A New Adaptive Neuro-sliding Mode Control for Gantry Crane

This paper presents a new adaptive neuro-sliding mode control for gantry crane as varying rope length. This control method derived from combining the sliding surfaces of three subsystem of the gantry crane (trolley position, rope length, anti-swing) to draw out two system sliding surfaces: the trolley position with the anti-swing and the rope length and the anti-swing. On the based of the sliding mode control principle, drawn out the equivalent controller and the switching controller for gantry crane. But due to the uncertain parameters-nonlinear model of gantry crane with the bound disturbances, combining the neural approximate method, defined the neural controller and the compensation controller for the difference between the equivalent controller and the neural controller for two system control inputs: trolley position and rope length. The adaptive control laws for these controllers were deduced from Lyapunov’s stable criteria to asymptotically stabilize the sliding surfaces. Simulation studies are performed to illustrate the effectiveness of the proposed control.     

不确定统一混沌系统平衡点的渐近稳定

研究不确定统一混沌系统平衡点的渐近稳定问题.利用滑模控制理论,给出了此类系统的滑模控制器的设计新方法和控制律算法.该控制器使得误差空间任一点出发的运动都在有限时间到达滑动模态,并沿切换面渐近到达原点,以达到将统一混沌系统控制到平衡点的目的.与现有文献所得结论相比,该文所设计的控制器算法具有抖振小、平稳性好和保守性小等优点.运动方程分析和仿真结果都验证了结论的有效性.