基于能量分析的桥式起重机防摆控制方法

针对欠驱动桥式起重机在自动化驾驶研究中负载升/落吊运动与台车水平位移联动时,负载摆动抑制效果和控制性能不能满足实际工程需要,易造成安全事故的问题,提出一种基于能量分析的桥式起重机联动系统非线性耦合防摆控制器.采用非线性耦合控制方法,构造新型储能函数,设计出非线性耦合防摆控制器.利用LaSalle不变性原理和Lyapunov方法对该闭环反馈系统稳定性进行严格的数学分析.理论推导、仿真与实验结果表明:相比于非线性跟踪控制器和局部反馈线性化控制器,所提非线性耦合防摆控制器具有更佳的控制性能,不仅提高了负载的吊运效率,而且能够有效抑制和快速消除负载摆角;在添加外部扰动的情况下,仍能取得良好的控制效果,具有较强的鲁棒性,为桥式起重机联动系统提供了一种新的防摆控制方法.     

天车抓斗防摆控制方法的研究

本文根据专家经验,借助最优控制理论,提出了天车抓斗防摆控制的方法,控制目标是实现天车的停车位置与抓斗消摆的同步控制,天车控制系统采用绕线式电动机的开环串电阻有级调速方式,天车抓斗的消摆不通过实时检测抓斗摆角进行,而是通过对天车行走的时间或距离的顺序控制实现,实验表明,该方法简单合理,易于用可编程控制器以及微计算机实现。     

伴有初始负载摆角的桥式起重机能量防摆控制

桥式起重机是一种广泛应用的大型搬运设备,在实际工作过程中,台车运动时会产生伴有初始负载摆角的负载摆动,影响工作效率并带来安全隐患.针对这种情况,设定期望的台车误差轨迹和摆角误差轨迹,将桥式起重机动力学模型转换为误差跟踪动力学模型,提出一种基于能量分析方法的桥式起重机防摆控制策略.通过LaSalle不变性原理和Lyapunov方法对闭环系统的稳定性进行理论分析.仿真与实验结果表明,所提防摆控制方法的控制性能几乎不受初始负载摆角的影响,可以保证桥式起重机在无初始负载摆角和带有初始负载摆角的情况下都能取得良好的控制效果,能够驱动台车准确到达目标位置,有效抑制并快速消除负载摆角,同时对外部扰动具有很强的鲁棒性.     

基于滤波器的桥式起重机无源滑模防摆控制研究

桥式起重机防摆控制系统具有高度非线性、欠驱动特性,定位和摆角相互影响,绳长和负载质量经常变化,且存在空气阻尼和摩擦等不确定性因素,因此,常规的线性防摆控制方法往往防摆效果不理想。针对上述问题,在考虑负载的提升过程及绳长的变化前提下,建立了欧拉-拉格朗日三维误差系统;通过对系统进行无源性分析,结合无源控制和滑模控制各自的优点,设计了基于滤波器的无源滑模控制器,构造了Lyapunov能量函数且证明了其稳定性。防摆控制系统结构简单,不但消除了滑模控制高频抖振现象,使得系统渐近稳定,而且有效地实现了小车的快速定位和负载的有效防摆,提高了系统的鲁棒性,改善了系统的控制性能。仿真结果验证了控制方案的正确性和有效性。     

基于非线性PID的吊车防摆定位控制

针对桥式吊车水平运动系统是一个非线性、变参数、强耦合的对象，采用非线性PID控制器进行定位和防摆控制。仿真实验结果表明，系统具有良好的动态、静态特性和强的鲁棒性。     

基于模糊自适应PID控制的吊车防摆定位系统

针对桥式吊车水平运动系统是一个非线性、变参数、强耦合的对象，采用模糊自适应PID控制器进行定位和防摆控制。仿真实验结果表明，系统具有良好的动态、静态特性和较强的鲁棒性。     

桥吊摆绳摆角的视觉检测

桥吊摆角的准确测量是实现吊车防摇控制的前提条件;文中将视觉识别技术引入到吊车防摆控制中来,提出了基于局部梯度变化和标准差的图像自适应增强处理算法,解决了不同背光条件下吊绳摆动位置信息获取问题,有效地实现了桥吊负载摆绳图像特征的提取;同时,采用两次下采样和梯度法相结合的圆心的识别算法,解决了圆检测的实时性问题,从而成功识别出目标及其所在的空间位置,并用几何方法准确地测量出负载钢丝绳的摆角;最后,实验结果证实了该方法的有效性。     

一种基于PID的欠驱动控制器的设计

针对欠驱动桥式起重机负载不稳定、易摆动的问题,本文设计了一种基于PID算法的欠驱动控制器。首先利用Lagrange方程构建防摆系统的数学模型,然后通过simulink仿真调节P、I、D参数使系统达到稳定。仿真实验结果表明,该算法实现了对欠驱动桥式起重机的位置、负载摆角及绳长进行有效控制,达到消摆的控制效果。     

单神经元PID控制的吊车防摆定位系统

针对桥式吊车水平运动系统是一个非线性、变参数、强耦合的对象，本文设计了具有自学习和自适应能力的单神经元构成单神经元自适应智能PID控制器，将其应用于吊车的定位和防摆控制。仿真实验结果表明，该种控制方案简单，能适应环境的变化，有较强的鲁棒性。     

起重机吊重系统降维观测器设计与仿真

研究起重机吊重系统稳定性控制问题,由于吊重过程产生摆动,起重机吊重系统防摇控制技术中的摆角和摆角速度信息难以准确测量,影响吊重的安全性。为此提出设计了起重机吊重系统降维状态观测器,给出了状态观测器的结构和增益矩阵,实现对摆角和摆角速度的状态信息重构。观测器能够分别在3.5s和1s内估计出系统的摆角和角速度,而且有较强的鲁棒性,实现防摇控制。由于观测器增益参数对观测器极点变化具有不同程度的敏感性,极点越大,收敛速度越快,观测时间越短。但是极点过大也会导致误差出现急剧峰值,不利于防摇实现。仿真结果表明,合理选择极点和设计降维观测器结构能够很好实现状态信息的软测量控制问题。     

时滞系统控制发展历程综述

系统研究了时滞系统控制的发展历程,介绍了Smith预估控制、大林算法、自适应控制、预测控制、鲁棒控制、变结构控制及智能控制等各种控制方法在时滞系统中的应用;综述了这些控制方法的原理、优点和不足,及弥补其缺陷的方法。最后对时滞系统控制的发展趋势进行了展望,结合Smith预估器的各种预估复合控制方法是控制时滞系统有效且实用的方法,具有很好的实际应用前景。     

多变量解耦控制方法

介绍了用于多变量解耦控制的自适应解耦控制和模糊解耦控制两种方法;说明了各种解耦控制方法的特点、应用情况及效果;对各种方法解耦程度进行了评价,同时分析了其对系统的影响。并就多变量PlD自适应解耦控制方法进行了仿真,仿真结果表明了该方法的有效性;最后提出通过传统控制方式的重新组态来解决多变量解耦控制的难点的设想。     

Local shape control of the rational interpolation curves with quadratic denominator

A rational cubic interpolating spline with quadratic denominator was constructed by Gregory and co-workers. This paper deals with the properties of the interpolation and local shape control of the interpolant curves. The methods of value control, convex control and inflection-point control of the interpolation at a point are developed. Some numerical examples are provided to illustrate these methods.     

PID控制器的状态空间描述和二次型优化设计

提出了一种双输入双输出的状态空间描述,用于表达PID控制系统.这种描述方法,忠实地反映了PID控制的结构、信号关系,避免了现有PID控制系统状态空间描述过程中的近似或冗余.可以在此描述的基础上,用状态空间的方法,讨论跟踪控制、优化控制等各种PID的控制问题.在PID控制系统的状态空间描述的基础上,讨论了满足二次型性能的PID控制器优化设计,并给出例子说明本文提出方法的有效性.这些例子说明,与现有的二次型优化PID控制器设计方法比较,本文方法更加灵活、控制器更加实用,且适用于各种阶次的被控对象.     

PWM整流器电流控制策略仿真比较

通过分析三相电压型PWM整流器的数学模型,建立了PWM整流器的数学模型,根据同步电动机励磁系统主回路中PWM整流电路不同的调制方法,介绍了SPWM电流控制,滞环电流控制和空间矢量控制的基本原理和三种不同控制方法下的触发方式。在MATLAB的SIUMLINK环境下对三种控制方法建立仿真模型,并对仿真结果进行了分析比较,结果表明,在空间矢量控制方法下整流器直流侧电压利用率高,降低了谐波污染,使系统更接近单位功率因数运行,从而使电机运行更加稳定,运行精度更高。     

解耦控制的现状及发展

通过对多变量系统解耦设计的必要性分析,介绍了传统解耦、自适应解耦、鲁棒解耦、智能解耦等各种解耦方法,并叙述了各种方法的研究现状和应用情况,同时分析了各种方法局限性。指出解耦控制领域的研究已成为控制理论和控制工程界共同关注的热点。自适应解耦与智能解耦,侧重于控制器的研究,它们更多采用试探、优化方法来设计控制器．理论研究还尚待完善。因此,寻求一种有效的、简单易行的控制方法,即寻求理论与实际结合点,是今后研究的方向。     

倒立摆系统稳定控制之研究

多级倒立摆系统作为一个典型的非线性、多变量、高阶次、强耦合和自然不稳定的复杂被控系统,一直是人们检验、比较各种控制理论和方法的理想实验平台,半个多世纪以来,国内外许多机构对它进行了广泛的研究,积累了丰富的资料。这里对多级倒立摆稳定控制的研究现状进行总结,探讨了它的发展趋势。目前主要的控制方法有线性控制、预测控制和智能控制三类,智能控制是当前研究的主流,它包括模糊控制、拟人控制、计算智能控制、云模型控制等。继续深入研究各种智能控制方法及其组合应用是今后的发展方向。     

伺服运动控制系统的最短制动距离的算法

本文根据系统不同的状态,在保证满足系统加速度或负加速度以及速度的约束条件下,给出了一系列伺服运动控制系统的最短制动距离的计算方法。其推导的系列公式可应用于控制工程算法和软件设计中。     

电液制动系统液压力控制

电液制动系统(electro-hydraulic brake system,EHB)作为未来制动系统发展的重要方向,已受到广泛关注.本文基于一套自主设计的集成式电液制动系统(integrated electro-hydraulic brake system,I–EHB)系统进行研究,为确保其压力控制动态响应及精度,克服工作中存在的延迟及能量损失,设计了两种液压力控制方法,分别是基于田口方法优化的自适应PID控制和基于滑模变结构的补偿控制,并搭建台架对两种控制方法进行测试.通过对两种控制方法下系统响应的比较分析,发现滑模变结构补偿控制效果较好,系统响应快、稳态误差小、鲁棒性好,尤其在系统常用的低频及中高压阶段控制表现突出,验证了该方法的正确性和有效性,并为进一步探索提出了方向.     

Improved control using PFC and modified linear quadratic regulator for a kind of nonlinear systems

This paper describes the combination design of predictive functional control (PFC) and optimal linear quadratic (LQ) method for a kind of nonlinear process with output feedback coupling. In many existing control methods for this kind of nonlinear systems, the nonlinear part is either ignored or represented as a rough linear one when corresponding predictive control methods are designed. However, by assuming that the nonlinearity can be ignored or simplified to a linear time-varying part may not lead to the good control performance of subsequent linear control designs. The paper is a further investigation on this kind of systems, in which a procedure of PFC plus a modified optimal LQ control is developed. With respect to the proposed control strategy and the corresponding processes, the closed-loop performance is improved concerning tracking ability and disturbance rejection compared with previous predictive control methods. In addition, the proposed control is easy to implement as it selects a simple structure and a modification of the classical control scheme.