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港口桥式起重机精确定位及防摆控制系统的研究
| 论文题名： | 港口桥式起重机精确定位及防摆控制系统的研究 |
| 关键词： | 港口工程;桥式起重机;运动特性;模糊PID控制器;结构设计;主动定位;防摆控制 |
| 摘要： | 港口桥式起重机作为一种运载工具，广泛运用于港口装卸货物。由于起重机自身结构的原因，负载不可避免地产生位移偏差和吊重摆动。目前一般采用手动和消极的定位消摆方法，自动控制方案还不是很成熟。针对这种现状，本文设计了起重机主动定位防摆控制系统，根据不同的控制算法设计了相应的控制器，对起重机快速、安全的运行具有重要意义。 根据某港口的装运工艺，分析研究桥式起重机在整个过程的运动特性;根据机理建模的方法，采用拉格朗日方程建立了三维桥式起重机系统的动力学模型，并在合理的范围内对起重机系统模型的非线性方程进行了简化，得到桥式起重机系统的线性模型;分析得到三维桥式起重机在x方向上和y方向上的移动具有独立性和等同效应，对三维动力学模型进行简化，得到二维动力学模型。 根据起重机系统数学模型和控制目标，设计相应的传统PID控制器，并采用临界比例度法整定和优化控制器参数;同时在Matlab软件中对该控制系统进行仿真，仿真结果表明，控制性能基本满足现场的控制要求，但对负载参数变化比较敏感、摆角较大，尤其在遇到暴风雨等外界干扰时，超调量和调节时间明显增加。因此，传统PID控制在起重机系统中的应用，具有一定的局限性。 港口桥式起重机是集非线性、时变性、不确定性及强耦合性为一体的复杂系统。为改进传统PID控制应用在起重机系统上动态特性差、抗扰性能弱的问题，本文利用模糊PID控制算法不依赖精确数学模型的优点，根据港口桥式起重机的特点，结合现场操作工作人员的经验，设计出符合现场工作工况的模糊规则，以实时整定模糊PID控制器的参数。根据参数在线控制的原则，最终设计出具有参数自整定功能的港口桥式起重机系统模糊PID控制器。仿真结果表明，模糊PID控制器不仅在定位精度方面优于传统PID控制器，对系统内部参数变化不敏感，而且对工况变化的适应性增强，吊重摆角较小，进一步提高了系统的鲁棒性。 |
| 作者： | 陈建祥 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 钱晓龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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