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起重机自适应智能防摆控制方法及其仿真研究

黄凯  
【摘要】: 消除或控制吊重的摇摆对提高起重机工作效率、减少装卸作业安全生产隐患具有重要意义,采用电子防摆装置,是减轻司机工作强度、改善司机恶劣工作环境的重要途径,也是实现装卸机械自动化的大势所趋。 论文采用状态反馈、PID控制、LQR最优控制等传统控制方法对起重机防摆问题进行了仿真研究,并在对模糊控制和模糊神经网络理论进行分析研究的基础上,基于工程实际和方便司机操作,提出了“速度跟踪”模糊控制器和“速度位移双跟踪”模糊控制方法,仿真结果表明,模糊控制器既能实现小车的精确定位,又能有效地控制吊具的摆动,而在存在初始扰动的情况下小车的定位存在较大的稳态误差。因此在模糊防摆控制器的基础上,本文进一步深入研究了同时具有模糊控制和神经网络的模糊神经网络控制方法,并设计了T-S型自适应模糊神经网络控制器,该控制器继承了模糊控制器的优点,且在存在初始扰动的情况下能基本消除小车定位的稳态误差,取得了较好的防摆效果。本文的创新点主要体现在以下几个方面: (1)利用拉格朗日方法建立了起重机双向防摆的完全的、非线性动力学方程,为研究起重机双向防摆问题提供了理论依据; (2)分别采用状态反馈、PID控制、LQR最优控制方法对起重机防摆问题进行了仿真; (3)创新性地设计了“速度位移双跟踪”模糊控制器,在不存在初始扰动的情况下取得了理想的防摆效果; (4)将模糊技术、神经网络技术和LQR最优控制方法相结合,设计了T-S型自适应模糊神经网络控制器,解决了模糊控制器在存在初始扰动的情况下小车定位的稳态误差较大的问题。


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