基于状态估计的起重机吊重摆角衰减方法.pdf

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1、第28卷第7期计算机仿真2011年7月文章编号：1006—9348(20l1)07一0386一05基于状态估计的起重机吊重摆角衰减方法钟斌(武警工程学院。陕西西安710086)摘要：研究桥式起重机防摇控制问题，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，采用小车位置信息，设计状态观测器，通过引入观测器输出与小车吊重系统输出的差值。并经过观测器的增益向量调节送至观测器的输入端，观测器的4个极点均配置在复平面的负实轴上。通过反馈观测器的状态变量估计信息形成闭环控制系统，使吊重摆角在规定时间内以指定误差衰减为零，达到吊重

2、摆角防摇控制。仿真结果表明，观测器在2s前精确估计吊重摆角及其角速度信息，吊重摆角在68内得到有效防摇控制，证明了系统设计合理和有效。关键词：桥式起重机；门式起重机；小车吊重系统；动力学分析；状态变量估计；吊重防摇中圈分类号：1rI心13；11P273文献标识码：AAttenuatingLoad’sSwingAngleBasedonStateEstimationforOverheadorGantr、，CraneZHONGBin(EIlgine面llgC0uege0f船medFo脱，)【i’蚰Sh蛐xi710086，Chi船)ABs

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7、8；Trouey—loadsy8tem；Dyn锄ic肌alysi8；Statev商abk’铅timali∞；bad’8彻ti—s访Ilgl引言控制桥式起重机或门式起重机(以下简称起重机)吊重摇摆一直是控制学科学者研究的热点¨’2J。由于起重机吊重系统中起升绳长、起吊质量均有时变性。并存在外部干扰等原因，对吊重的防摇控制一般采用状态反馈方法改变小车吊重系统结构形成闭环控制口．4J。所以要求所有反馈状态信息已知或可用传感器测量，同时也是对一个动力学系统各状态变量监测、控制和调节的一个前提。但在工程实际中吊重摆角及其角速度的测量一直是机

8、电工程实践中的难点，正是由于这一主要原因，吊重防摇起重机快速对位技术在国内仍未实现产业化”J。虽然摆角测量采用摄像法№o或弦长法【7’可收稿日期：2010一06一18—386一以达到物理实验的目的，但由于小车吊重系统柔性联结的结构特点，在现场应用中仍然不便使用，难以推广应用。通过利用起重机吊重动力学系统中小车位置信息，合理设计状态观测器来获取小车速度和吊重摆角及其角速度信息的估计值，这些估计值与真实值之间的误差在某一时间能收敛到零。这种状态估计方法无须现场安装传感器，从而可以解决摆角不易直接测量这一工程难题，达到吊重摆角信息在线软

9、测量的目的。将状态估计信息提供给控制器，使小车在目标位置时吊重摆角在规定时间衰减为零。因此对摆角信息状态估计和摆角衰减方法的研究具有一定的工程实用意义，其理论设计方法可以为观测器和控制器工程实现与现场应用提供理论方法和依据。2小车吊重系统建模由吊重