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1、近年來(lái),橋式吊車(chē)作為一種貨物運(yùn)輸工具,其被廣泛的應(yīng)用于車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)和造船廠等諸多工業(yè)場(chǎng)所。此外,橋式吊車(chē)作為一種典型的非線(xiàn)性欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),其控制量的個(gè)數(shù)少于系統(tǒng)自由度,給其控制器設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)性。因此,橋式吊車(chē)的欠驅(qū)動(dòng)特性使得其控制問(wèn)題不僅具有重要的應(yīng)用價(jià)值,而且具有一定的理論意義。為此,橋式吊車(chē)的控制問(wèn)題受到了眾多控制領(lǐng)域研究學(xué)者的關(guān)注,已經(jīng)成為了控制領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
橋式吊車(chē)系統(tǒng)的基本任務(wù)是將貨物從初始點(diǎn)運(yùn)送至目標(biāo)位
2、置,并且抑制和消除運(yùn)送過(guò)程中的貨物擺動(dòng)。隨著通信、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展,已有眾多學(xué)者對(duì)橋式吊車(chē)進(jìn)行了大量研究,并將一些方法應(yīng)用于橋式吊車(chē)系統(tǒng)的控制。然而,這些方法還存在著一些問(wèn)題與不足。為此,本文針對(duì)橋式吊車(chē)系統(tǒng)的抗擺定位控制問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。本文研究的主要內(nèi)容概括如下:
1.二維橋式吊車(chē)系統(tǒng)的抗擺定位控制。為了提高閉環(huán)系統(tǒng)的抗擺控制性能,提出了一種增強(qiáng)阻尼的控制方法。首先,基于一個(gè)與負(fù)載擺動(dòng)有關(guān)的能量函數(shù)引入了一
3、個(gè)阻尼信號(hào)。隨后,構(gòu)造了一個(gè)Lyapunov函數(shù)并設(shè)計(jì)了一種相應(yīng)的非線(xiàn)性抗擺控制方法。利用 Lyapunov方法和 LaSalle不變性原理證明了閉環(huán)系統(tǒng)在平衡點(diǎn)的漸近穩(wěn)定性。最后給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果以驗(yàn)證所提方法的可行性和有效性。此外,為了證明所提方法優(yōu)越的控制性能,論文還給出了所提方法與現(xiàn)有方法的對(duì)比測(cè)試。
2.基于分段分析的橋式吊車(chē)控制器設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)臺(tái)車(chē)的精確定位與有效的消除負(fù)載擺動(dòng),本文通過(guò)分段控制分析構(gòu)造了一個(gè)新的Lyap
4、unov函數(shù),并設(shè)計(jì)了一種非線(xiàn)性控制器。理論分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后,借助仿真與實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)本文所提方法的控制性能進(jìn)行了驗(yàn)證。
3.三維橋式吊車(chē)系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制。為了提高吊車(chē)系統(tǒng)的靈活性,本文提出了一種增強(qiáng)抗擺的跟蹤控制器,其既可用于軌跡跟蹤控制,也可用于調(diào)節(jié)控制。論文將吊車(chē)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為由兩個(gè)子系統(tǒng)組成的一個(gè)互聯(lián)形式,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新型的軌跡跟蹤控制器。理論分析證明兩個(gè)子系統(tǒng)和互聯(lián)系統(tǒng)均為輸入狀態(tài)穩(wěn)定的,并且閉環(huán)系
5、統(tǒng)在平衡點(diǎn)是漸近穩(wěn)定的。最后,論文對(duì)該方法的軌跡跟蹤控制和調(diào)節(jié)控制效果進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
4.三維橋式吊車(chē)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制。為提高吊車(chē)系統(tǒng)的運(yùn)送效率和保證系統(tǒng)的安全性,本文基于能量整形的方法,設(shè)計(jì)了一種性能良好的調(diào)節(jié)控制器。首先,通過(guò)求解偏微分方程,得到了一個(gè)合適的能量函數(shù),進(jìn)而提出了一種調(diào)節(jié)控制器。隨后,借助 Lyapunov方法和 LaSalle不變性原理分析了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后,為證明該控制策略的實(shí)際控制性能,論文
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