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《武汉理工大学》 2011年
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岸边集装箱起重机防摇的H∞控制及仿真研究

蒋波  
【摘要】:岸边集装箱起重机作为港口装卸的主要机械,其发展速度也越来越快,同时呈现出大型化和高效化、自动化和智能化等发展趋势。其大型化和高效化具体体现在起升高度的增加、运行速度的提高,随着这一趋势,也为起重机的防摇问题带来了新的挑战。而电子防摇作为一种新型的防摇方式,正逐步取代传统的机械防摇措施,呈现出越来越多样化的防摇控制手段。 由于系统参数的不稳定性以及建模时的简化都会给系统的模型带来很大的不确定性,这一不确定性大大的限制了传统控制理论的应用。鲁棒控制理论隶属于现代控制理论,它是一种专门解决一类不确定性对象的控制理论,同时控制器的鲁棒性特点可以很好的解决外界干扰对系统本身带来的影响。 H∞控制理论是一种专门处理系统在不确定性情况下的鲁棒控制理论,其特点是在实有理函数空间内,通过系统对象的H∞范数作为性能指标设计控制器,且该控制器具有较强的鲁棒性。其实质是为多输入多输出(MIMO)、具有一定摄动的系统提供一种鲁棒控制器的设计方法。 在对起重机运行小车系统进行分析后建模,通过matlab中的鲁棒控制工具箱进行H∞控制器的设计,在得出控制器形式后,用simulink进行控制器仿真。控制器以运行小车的位移量和吊重的摆角作为控制器输入,产生的控制器输出用于系统输入力的校正,从而达到岸边集装箱起重机防摇的控制目的。 在仿真实验中,以二种控制方式的对比,通过对控制器进行阶跃响应曲线的分析,说明了所设计的控制器控制效果较好,同时在动态特性实验中,也证明了控制器可以有效的使小车准确停车和吊重的迅速消摆。 本文在阅读大量文献后,尤其对鲁棒控制理论及H∞控制器在其他领域的应用做了较为深入的研究,提出了对集装箱防摇的一种鲁棒控制方法,并且在仿真中采用该种方法,取得了较好的控制效果。同时设计了传统的PID控制器,作为H∞控制器的对比对象,实验证明,H∞控制器可以使摆动角度更快的平稳,同时对于一个外界的干扰也具有较好的鲁棒性。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U653.921

【参考文献】
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