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岸边集装箱起重机自动防摇控制的研究
| 论文题名： | 岸边集装箱起重机自动防摇控制的研究 |
| 关键词： | 集装箱起重机;防摇系统;动力学方程;模糊自适应PID控制器 |
| 摘要： | 为提高岸桥的装卸效率，推进现代物流运输事业的发展，实现小车定位与吊载减摇的同步控制是首要解决的问题。目前在港口起重机上普遍使用机械式防摇和电子式防摇的方法来达到减摇消摆的目的。但机械式防摇的可靠性较差，控制效果并不理想；电子式防摇则较依赖系统数学模型的精确程度，其中应用最广泛的常规PID控制器却对系统运行工况的适应性差，无法根据系统的实时变化来在线整定参数。 针对岸桥的实际运动特点，本文采用分析力学中广义坐标下的拉格朗日方程建立了防摇系统的动力学方程，并利用状态空间描述验证了系统模型的稳定性、能控性和能观性。在Matlab/Simulink软件环境中，对小车位移进行了常规PID控制和吊载摆角的常规PD控制。结果表明，常规PID控制器虽能基本满足控制要求，但无法适用于工况实时变化的被控系统。 岸桥是集非线性、时变性、不确定性及强耦合性为一体的复杂系统。为了克服常规PID控制器在应用上的局限性，本文结合模糊控制技术不依赖数学模型的优点，利用模糊语言规则实时整定了PID控制器的参数并给出了参数在线控制原则，从而设计了具有自动整定参数功能的控制小车位移的模糊自适应PID控制器和控制吊载摆角的模糊自适应PD控制器。结果表明，模糊自适应PID控制器的控制精度高，对工况变化的适应性强。 本文设计的系统模型变参数和外界信号干预的扰动实验表明，改变岸桥起升钢丝绳的绳长和吊载质量，以及在系统中引入不同类型的干扰信号，模糊自适应PID控制下的小车位移响应曲线能较大程度地减小系统的超调量，且能使吊载的最大摆角幅度有明显地减小，改善了系统的动态性能；而在常规PID控制下的小车位移和吊载摆角曲线的超调量相对较大。由响应曲线的动态性能指标可知，模糊自适应PID控制器有更好的动、静态性能和鲁棒性，因而具有更强的实用潜力。 |
| 作者： | 王佳奕 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 陈俐;单荫桐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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