發(fā)布時間：2017-03-17 08:06

  本文關(guān)鍵詞：欠驅(qū)動橋式吊車信息融合防擺控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：橋式吊車是一種橫架于車間、倉庫、建筑工地等上空常用的起重設(shè)備,由于其非線性特性和欠驅(qū)動特性,目前仍然沒有一種合適的方法能夠?qū)崿F(xiàn)良好的自動控制。如何解決運(yùn)行效率與負(fù)載擺動之間的矛盾,是橋式吊車實現(xiàn)自動控制的關(guān)鍵問題。本文對橋式吊車系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究,完成的工作包括以下幾個方面。首先分析了橋式吊車的機(jī)械結(jié)構(gòu)及其工作原理,采用歐拉——拉格朗日運(yùn)動方程建立數(shù)學(xué)模型,從數(shù)學(xué)模型上和數(shù)學(xué)仿真上分析系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)特性。接著深入研究了信息融合估計理論及其算法,探討了線性和非線性信息融合最優(yōu)跟蹤控制算法及其設(shè)計方法,分析了信息融合算法中關(guān)于信息權(quán)重矩陣、預(yù)見步數(shù)和迭代初值的選取問題。對于性能指標(biāo)函數(shù)中存在的期望控制量不為零、控制受限等問題也進(jìn)行了初步的分析和探討。此外,針對系統(tǒng)中不能直接觀測的狀態(tài),構(gòu)建一個狀態(tài)觀測器估計系統(tǒng)的其它狀態(tài)。然后根據(jù)信息融合控制算法的統(tǒng)一量測模型及其吊車控制的需要,將吊車控制問題轉(zhuǎn)化為一個包含輸出誤差約束與控制能量約束的二次型性能指標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)控制問題,基于信息融合控制理論,提出了橋式吊車控制算法,并針對橋式吊車中出現(xiàn)的吊繩長度狀態(tài)量有穩(wěn)態(tài)誤差的問題,結(jié)合PID算法,設(shè)計一個雙環(huán)吊車控制器。仿真結(jié)果證明,設(shè)計的橋式吊車控制器具有良好的控制效果。最后搭建了一個小型的橋式吊車實驗平臺,設(shè)計吊車運(yùn)動控制卡,編寫下位機(jī)驅(qū)動程序和上位機(jī)界面,在實物平臺上驗證算法的有效性。實驗結(jié)果表明,基于信息融合的吊車防擺控制器具有良好的控制效果。
【關(guān)鍵詞】：橋式吊車 欠驅(qū)動 信息融合 防擺控制 狀態(tài)觀測
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH21;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注釋表11-12
• 縮略詞12-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.2 橋式吊車控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 橋式吊車控制系統(tǒng)國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 橋式吊車控制系統(tǒng)國外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 信息融合控制理論研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容18-19
• 第二章 橋式吊車系統(tǒng)建模及動力學(xué)特性分析19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 橋式吊車系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模19-23
• 2.2.1 系統(tǒng)動力學(xué)方程組建立19-22
• 2.2.2 吊車離散模型的建立22-23
• 2.3 橋式吊車控制系統(tǒng)仿真及模型分析23-26
• 2.3.1 連續(xù)系統(tǒng)的仿真與分析23-25
• 2.3.2 離散系統(tǒng)的仿真與分析25-26
• 2.4 橋式吊車系統(tǒng)動力學(xué)特性分析26-27
• 2.5 本章小節(jié)27-28
• 第三章 信息融合控制方法28-45
• 3.1 引言28
• 3.2 信息融合估計28-33
• 3.2.1 信息量的基本性質(zhì)29
• 3.2.2 信息融合統(tǒng)一量測模型29-30
• 3.2.3 信息融合估計定理30-31
• 3.2.4 信息融合估計算法31-33
• 3.3 信息融合控制算法33-42
• 3.3.1 線性信息融合跟蹤控制33-35
• 3.3.2 非線性信息融合跟蹤控制35-38
• 3.3.3 預(yù)見步數(shù)與迭代初值的選取問題38-39
• 3.3.4 信息權(quán)重矩陣的選取問題39-40
• 3.3.5 控制受限問題40-42
• 3.4 基于信息融合估計的狀態(tài)觀測器的設(shè)計42-44
• 3.5 本章小節(jié)44-45
• 第四章 橋式吊車信息融合控制算法45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 橋式吊車的控制問題描述與轉(zhuǎn)化45-46
• 4.3 橋式吊車信息融合跟蹤控制器的設(shè)計46-47
• 4.4 橋式吊車實驗平臺仿真分析47-60
• 4.4.1 控制器仿真分析47-50
• 4.4.2 控制器魯棒性仿真分析50-51
• 4.4.3 控制器預(yù)見步數(shù)選取分析51-54
• 4.4.4 控制器信息權(quán)重矩陣選取分析54-56
• 4.4.5 系統(tǒng)輸入受限仿真分析56-58
• 4.4.6 系統(tǒng)狀態(tài)觀測器仿真分析58-60
• 4.5 本章小節(jié)60-61
• 第五章 橋式吊車實驗平臺的設(shè)計和實現(xiàn)61-72
• 5.1 引言61
• 5.2 橋式吊車硬件平臺設(shè)計61-65
• 5.2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計及硬件選型61-63
• 5.2.2 硬件電路設(shè)計63-65
• 5.3 橋式吊車控制軟件設(shè)計65-69
• 5.3.1 上位機(jī)軟件設(shè)計65-67
• 5.3.2 下位機(jī)軟件設(shè)計67-69
• 5.4 橋式吊車實際控制效果69-71
• 5.5 本章小節(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論72-74
• 6.1 論文主要結(jié)論72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 致謝77-78
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78

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本文編號：252591