欠驱动桥式吊车信息融合防摆控制系统研究

《欠驱动桥式吊车信息融合防摆控制系统研究》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、中图分类号：TP273论文编号：102870316-S175学科分类号：081102硕士学位论文欠驱动桥式吊车信息融合防摆控制系统研究研究生姓名周超学科、专业检测技术与自动化装置研究方向信号检测与智能控制技术指导教师王志胜教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonInformationFusionAntiSwayCo

2、ntrolSystemofUnderactuatedOverheadCraneAThesisinDetectionTechnologyandAutomaticEquipmentbyZhouChaoAdvisedbyProf.WangZhishengSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016南京航空航天大学硕士学位论文摘要桥式吊车是一种横架于车间、仓库、建筑工地等上空常用的起重设备，由于其非线性

3、特性和欠驱动特性，目前仍然没有一种合适的方法能够实现良好的自动控制。如何解决运行效率与负载摆动之间的矛盾，是桥式吊车实现自动控制的关键问题。本文对桥式吊车系统进行了深入的研究，完成的工作包括以下几个方面。首先分析了桥式吊车的机械结构及其工作原理，采用欧拉——拉格朗日运动方程建立数学模型，从数学模型上和数学仿真上分析系统的运动学特性。接着深入研究了信息融合估计理论及其算法，探讨了线性和非线性信息融合最优跟踪控制算法及其设计方法，分析了信息融合算法中关于信息权重矩阵、预见步数和迭代初值的选取问题。对于性能指标函数中存在的期望控制量

4、不为零、控制受限等问题也进行了初步的分析和探讨。此外，针对系统中不能直接观测的状态，构建一个状态观测器估计系统的其它状态。然后根据信息融合控制算法的统一量测模型及其吊车控制的需要，将吊车控制问题转化为一个包含输出误差约束与控制能量约束的二次型性能指标函数的最优控制问题，基于信息融合控制理论，提出了桥式吊车控制算法，并针对桥式吊车中出现的吊绳长度状态量有稳态误差的问题，结合PID算法，设计一个双环吊车控制器。仿真结果证明，设计的桥式吊车控制器具有良好的控制效果。最后搭建了一个小型的桥式吊车实验平台，设计吊车运动控制卡，编写下位机

5、驱动程序和上位机界面，在实物平台上验证算法的有效性。实验结果表明，基于信息融合的吊车防摆控制器具有良好的控制效果。关键词：桥式吊车，欠驱动，信息融合，防摆控制，状态观测i欠驱动桥式吊车信息融合防摆控制系统研究AbstractOverheadcraneisakindofequipmentwhichisusedintheworkshop,warehouse,constructionsitesandsoon.Duetoitsnonlinearandunderactuatedperformance,thereisstillnosuit

6、ablemethodtorealizeautomaticcontrol.Howtosolvethecontradictionbetweenoperatingefficiencyandloadswingisthekeyproblemofthecrane.Inthispaper,wewilldothoroughlyresearchontheoverheadcranesystem,andmainworkincludesfollowingaspects.Firstly,weanalyzesthemechanicalstructurea

7、ndworkingprincipleofoverheadcrane,andusestheEuler-Lagrangeequationtoestablishthemathematicalmodeltoanalyzeitskinematiccharacteristicsfromitsmodelandmathematicalsimulationofthesystem.Followedbyin-depthstudyoftheinformationfusionestimationtheoryanditsalgorithm,wediscu

8、sstheprincipleanddesignedtechniqueoflinearandnonlinearinformationfusionoptimaltrackingcontrolalgorithm,andtalkabouttheselectionofinformati