基于復(fù)合非線性反饋控制的欠驅(qū)動吊車伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、吊車系統(tǒng)是一個(gè)具有代表性的欠驅(qū)動系統(tǒng)。吊車的伺服控制系統(tǒng)不僅需要將臺車準(zhǔn)確迅速平滑地移動到指定的位置，而且同時(shí)需要對負(fù)載的搖擺進(jìn)行抑制，減小負(fù)載的擺動幅度和周期。但是，在吊車水平搬運(yùn)重物的過程中，僅通過臺車上的單個(gè)控制輸入，很難使得臺車的位置跟蹤和負(fù)載搖擺的鎮(zhèn)定兩個(gè)控制目標(biāo)同時(shí)達(dá)到理想的性能。針對這一問題，控制領(lǐng)域的學(xué)者除了將傳統(tǒng)的控制方法應(yīng)用在吊車系統(tǒng)的控制中，更提出了越來越多有效的新型控制策略。但是這些方法都還尚留有空間可以進(jìn)一步提

2、高吊車伺服系統(tǒng)的瞬態(tài)性能。
　　本文針對一個(gè)欠驅(qū)動吊車系統(tǒng)的伺服控制問題，展開相關(guān)的理論研究。為了同時(shí)提高吊車在臺車位移跟蹤和負(fù)載抗搖擺兩方面的瞬態(tài)性能，本文將復(fù)合非線性反饋控制技術(shù)引入吊車的伺服控制中。本文的研究目標(biāo)是得到高性能的吊車系統(tǒng)非線性伺服控制系統(tǒng)。為了達(dá)到此目標(biāo)，本文主要做了三方面工作。
　　首先，根據(jù)吊車的模型特征，將吊車的伺服控制問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)輸入飽和線性系統(tǒng)的半全局輸出調(diào)節(jié)問題。為了將復(fù)合非線性控制反饋技術(shù)

3、應(yīng)用到解該輸出調(diào)節(jié)問題中，本文在狀態(tài)反饋情況的半全局輸出調(diào)節(jié)問題可解性條件的基礎(chǔ)上，提出了輸出反饋情況的可解性條件。盡管狀態(tài)觀測器的建立較為直觀簡單，但是其可解性條件的建立比狀態(tài)反饋的情形復(fù)雜。結(jié)果表明，在輸出反饋情況下需要對非線性函數(shù)建立附加的條件，以保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　第二，本文對吊車系統(tǒng)的伺服控制器展開具體的設(shè)計(jì)，分別給出了狀態(tài)反饋和輸出反饋兩種情況下復(fù)合非線性反饋控制的設(shè)計(jì)步驟。針對吊車系統(tǒng)的欠驅(qū)動性，本文提出了一

4、個(gè)新型的非線性函數(shù)形式。在該非線性函數(shù)中，臺車的位移和負(fù)載擺角都可以影響非線性函數(shù)的值的變化，以改變閉環(huán)系統(tǒng)的阻尼，使得閉環(huán)系統(tǒng)在臺車位移跟蹤和負(fù)載抗搖擺兩方面都能獲得理想的瞬態(tài)性能。
　　最后，為了驗(yàn)證上述的設(shè)計(jì)思路和本文提出的控制策略，本文針對最新文獻(xiàn)中的吊車實(shí)例模型，完整地設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋和輸出反饋的復(fù)合非線性反饋控制。并通過3組不同的仿真實(shí)驗(yàn)和已有文獻(xiàn)中的軌跡規(guī)劃方法的結(jié)果分別進(jìn)行對比。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比于已有文獻(xiàn)中的軌