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欠驱动塔式吊车的运输控制研究

刘帅  
【摘要】:欠驱动系统是非线性系统的一种,此类非线性系统的自由度数量要少于其独立控制变量的数量。相比完全驱动系统,由于执行元件个数的减少,减轻了系统的重量,降低造价,节约能量,增强了系统的灵活性,同时由于系统结构简单,便于进行力学实验的搭建与分析。本文以双摆型塔式吊车作为研究对象,运用多种控制方法对塔吊系统进行稳定控制。主要进行了如下工作:第一,通过欧拉-拉格朗日方程,对双摆型塔式吊车系统在三维空间上进行建模,推导出运动学方程,搭建系统物理模型。第二,通过对双摆型塔式吊车进行无源性验证,并利用无源性理论求出反馈控制量,最后在仿真软件上进行验证分析。第三,通过放宽传统整形输入约束条件,设计了 SI输入整形鲁棒控制器,允许系统固有频率出现一定的波动,并介绍了脉冲序列求取过程中约束条件的设计、寻优初值的设定、寻优迭代的方法,最后在仿真软件上进行验证分析。第四,通过对传统模糊控制算法进行改进,设计了单输入规则动态加权算法,有效简化了模糊规则的设计过程,并介绍了模糊规则的设计原理、算法参数的选取原则,最后在仿真软件上进行验证分析。第五,利用Matlab上自带的VR虚拟现实仿真软件,搭建双摆型塔式吊车的VR模型,并运用以上三种控制算法,实现双摆型塔式吊车自动控制的动态演示,直观的展现控制效果。


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