起重机吊重系统状态观测器设计与仿真.pdf

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1、第29卷第3期计算机仿真2012年3月文章编号：l006—9348(2012)03—0398一04起重机吊重系统状态观测器设计与仿真崔建伟，赵雁，钟斌(武警t程学院装备运输系陕西西安710086)摘要：针对工程实际中起重机吊重摆角和摆角角速度不易直接测量的问题，利用小车位置信息设计了状态观测器，对吊重摆角和摆角角速度信息进行估计。通过引入观测器输出与小车吊重系统输出之间的差值并经过观测器的增益向量调节送至观测器的输入端，合理配置观测器的极点，实现观测器对摆角和摆角角速度稳定、快速估计。仿真研究表明：基于状态估

2、计的吊重摆角信息获取方法可行，观测器能在2s内实现在线观测，而且具有较强的鲁棒性；随着极点的增大，观测器对吊重和绳长的变化具有更宽的适应范围。但极点过大时，估计误差会出现上冲或下冲的现象；观测器对绳长的变化始终比对吊重的变化更敏感。关键词：起重机吊重系统；吊重摆角；状态观测器；状态估计中图分类号：嘞91．9文献标识码：BDesignandSimulationonStateObserVerforCrane—loadSystemCUIJian—wei．ZHAOYan。ZHONGBin(EquipmentandT砌

3、sportationEngineeringCollegeofCAPF，xi’anShanxi7l0086，China)ABSTRACT：Inordertoresolvethepmblemthattheload’sswingandeands、^dngangle—velocityofoverheadc砌eorgantrycmnearehardtobemeasureddirectlyinen百neeringpractice，thestateob8er咒rw踮designedbyusingtml-ley’sposit

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7、bsen，er；Stateestimatel引言对于起重机吊重的控制．往往要求对控制精度、速度以及防摇等方面进行综合考虑。通常通过状态反馈方法改变小车吊重系统结构形成闭环控制‘1'2]或通过施加外部激励的方法形成开环控制。31来达到吊重防摇的目的。起重机吊重防摇闭环控制系统中需用传感器测量状态变量空间中的小车位置与速度、吊重摆角与角速度等信息。这也是对一个动力学系统各状态变量监测、控制与调节的一个前提．即要求状态空间中的各个分量已知或可测。但在工程实际应用中吊重摆角和摆角角速度的测量一直是一项难题。虽然摆角的

8、测量采用摄像法[4】和弦长法[5】可以达到物理实验的目的，但由于小车吊重系统特殊的结构特点。在工程实际应用中仍然不便使用。对于起重机吊重动力学系统可以利用小车位置信息．通过合理设计状态观测器来获取吊重摆角及其角速度变量信息的近似值(即状态变量的估计值)，这些估计值与真实值之间的误差在某一时间能收敛到零，这种方法勿须安装物理传感器对吊重摆角进行现场测量，从而理论上解决了摆角和摆角角速度不易直接测量这一