基于自抗扰控制技术的吊车控制研究.pdf

《基于自抗扰控制技术的吊车控制研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于自抗扰控制技术的吊车控制研究张洁2016年01月中图分类号：TP273UDC分类号：621.3基于自抗扰控制技术的吊车控制研究作者姓名张洁学院名称自动化学院指导教师蔡涛副研究员答辩委员会主席郑万煦研究员申请学位工学硕士学科专业控制科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年01月AnActiveDisturbanceRejectionControlStudyofCraneControlCandidateName：JieZhangSchoolorDepartment:SchoolofAutomationFacultyMentor:AssociateProf.TaoCaiCh

2、air,ThesisCommittee：Prof.WanxuZhengDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January,2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与

3、我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要桥式吊车系统是非线性、强耦合、欠驱动系统，控制难度大，它要求在快速将货物运送到指定位置的同时，尽量减小负载的摆角，同时使系统能够抵抗风力、摩擦力的扰动；其控制的另一难点在于系统在使用过程中绳长与负载质量会改变，即模型变参数。本文首先将吊车系统作为被控对象进行建模，建立了包括扰动因素在内的完整模型。对现有吊车控制系统常用的输入整形（InputShaping）方法进行研究，得出其消摆实质是引入前馈抵消振荡极点的结论，由此提出一种具有零极点对消环节的PID控制器并将两种方案进行对比

4、分析。根据被控对象的特点，提出负载位置反馈控制方案和台车位置反馈控制方案，针对负载位置反馈方案设计了四阶自抗扰控制器，考虑到实验平台采样时间的限制，四阶自抗扰平台实验难以实现，从而将高次项作为扰动，设计了更易实现的增大b的0二阶自抗扰控制器，针对台车位置反馈方案设计了二阶自抗扰控制器，完成仿真实验，结果表明台车位置反馈自抗扰控制更为优异，将该方案与输入整形方案进行对比分析。最后，设计了桥式吊车的原理实验系统，其中采用工业相机与OpenCV方法结合设计完成了吊车摆角测量装置，测量频率可达50帧/s以上，桥式吊车的实验测试结果表明，自抗扰控制器在该类系统中具有控制优势。关键词：吊车系统；非线

5、性；扰动；伺服系统；自抗扰；输入整形IAbstractOverheadcranesystemisakindofnonlinear,stronglycoupled,underactuationsystem.Itisdifficulttocontrolthesystemwhichrequiresthatgoodsarecarriedtothedesignatedlocationquicklyandminimizingtheswingangleoftheload.Itisalsorequiredthatthesystemshouldresistwindandfrictiondisturbanc

6、e.Anotherprobleminthesystemisthatthelengthoftheropeandthequalityoftheloadwillchangewhilethesystemisoperating,whichleadstochangesinparametersofthemodel.Firstly,thethesisregardstheoverheadcraneasthecontrolledobjectandbuildsthemodelofit,takingthedisturbancefactorsintoconsideration.Nowcranesystemisof

7、tenanalyzedbytheinputshapingmethod.Thesubstanceofsuppressingswingangleisconcludedthroughtheoreticalderivationthattheinputshapingcontrollerintroducesafeedforwardcontrollertooffsettheoscillation.SoaPIDcontrollerwithapole