桥式起重机定位和消摆的非线性优化PID控制研究

摘要

为了提高桥式起重机有效防摆、快速消摆的能力和工作效率，以桥式起重机的定位和消摆控制为研究对象，在分析了桥式起重机小车运行物理模型的基础上，根据拉格朗日方程建立了桥式起重机运动的非线性数学模型。针对桥式起重机模型的非线性和不确定性，提出了一种基于非线性优化PiD控制器的桥式起重机消摆控制方法。该方法采用基于非线性优化双闭环结构PiD控制器，其内环为摆角环实现消摆，外环为位置环实现位置准停。由仿真结果可知，基于非线性优化PiD控制器可以在位置很小的超调下迅速达到指定位置，同时消除摆动，较好的实现了控制目标。与常规PiD控制器相比，位置环和摆角环非线性优化PiD控制器取得了较好的消摆效果，响应速度快，稳态精度更高，并且当吊重质量和绳长发生改变时，系统仍有较强的鲁棒性。