基于PID控制的桥式起重机减摆研究

摘要

消除或控制负载的摇摆对提高桥式起重机工作的效率、保证作业安全具有重要意义。采用自动控制方法进行减摆控制，是减轻司机工作强度、提高工作效率的有效途径，也是实现机械自动化、仓储现代化的大势所趋。因此本文针对桥式起重机的减摆控制进行了研究。
　　本文首先采用第二类拉格朗日方法推导出桥式起重机系统的非线性动力学模型，在平衡位置处对起重机系统的动力学模型进行简化，得到相应的线性动力学模型，分析发现该模型是可控和可观的，为研究减摆问题提供了基础。
　　同时，为考虑缆绳动态特性的影响，采用有限元法对缆绳进行建模，得到了包含缆绳的桥式起重机动力学模型。对线性模型、非线性模型和包含缆绳动态特性的振动模型进行了对比仿真，发现缆绳动态特性会使系统响应产生滞后并出现高频振动。
　　提出采用PID控制器分别对小车位置及负载摆角进行控制，并利用遗传算法对控制器进行了参数优化。针对给定的模型参数，优化后的PID控制器可以取得良好的控制效果。
　　最后，为适应模型参数的变化，将模糊控制用于PID控制器的参数自动整定从而构成模糊自整定PID控制器，对小车位置和摆角均采用模糊自整定PID控制器进行减摆控制。仿真结果表明，在一定的参数变化范围内这种PID控制可以取得良好的减摆控制效果。

目录

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摘要

第一章 绪论

§1．1 引言

§1．2 减摆系统简介

§1．3 减摆系统简介

§1．4 本文的主要工作

第二章 桥式起重机的动力学建模

§2．1 桥式起重机的动力学模型

§2．2 线性系统特性分析

小结

第三章 包含缆绳动态特性的动力学建模分析

§3．1 引言

§3．2 索杆单元

§3．3 摆动问题的动力学建模

§3．4 动力学模型的对比仿真

小结

第四章 桥式起重机的PID参数优化控制

§4．1 PID控制及其参数优化算法研究

§4．2 遗传算法简介

§4．3 基于遗传算法的PID控制器参数优化

§4．4 基于遗传算法的PID控制器参数优化

小结

第五章 模糊自整定PID减摆控制

§5．1 引言

§5．2 模糊控制理论及应用

§5．3 模糊自整定PID控制器原理

§5．4 模糊自整定PID控制器的实现

§5．5 模糊自整定PID控制器仿真结果

小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献