基于PID-LQR的起重機(jī)系統(tǒng)防搖控制研究.pdf

1、起重機(jī)的搖擺現(xiàn)象，不僅不利于運(yùn)輸，而且增加了安全隱患，嚴(yán)重影響工作效率。為了保證安全生產(chǎn)，提高工作效率，本文對(duì)起重機(jī)系統(tǒng)的搖擺現(xiàn)象進(jìn)行研究。
　　本文利用貝加萊公司提供的起重機(jī)防搖實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)起重機(jī)防搖控制進(jìn)行研究，建立了起重機(jī)動(dòng)力學(xué)模型，然后采用PID-LQR算法對(duì)起重機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制，在Automation Studio里通過C語言編程實(shí)現(xiàn)了算法控制，并在實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　采用機(jī)理建模的方式，通過拉格朗日方程建立了

2、起重機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，再結(jié)合起重機(jī)工作過程中產(chǎn)生的具體情況，作出一些必要假設(shè)，忽略了風(fēng)力、空氣阻力、摩擦力等因素的影響，由此將動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)一步簡(jiǎn)化，得到起重機(jī)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與狀態(tài)方程；采用實(shí)驗(yàn)建模法，得到了起重機(jī)小車速度與吊重?cái)[角的關(guān)系；最后將起重機(jī)系統(tǒng)等效模型進(jìn)行特性分析，說明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其狀態(tài)可觀可控。
　　采用線性二次型最優(yōu)控制算法（LQR，linear quadratic regulator）對(duì)起重機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行防搖設(shè)計(jì)

3、。為了優(yōu)化控制性能，結(jié)合經(jīng)典PID算法，設(shè)計(jì)了既有狀態(tài)反饋又有輸出反饋的PID-LQR控制器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和吊重?cái)[角的控制。對(duì)參數(shù)進(jìn)行整定，最終獲得控制效果最優(yōu)的一組參數(shù)。通過MATLAB仿真，驗(yàn)證了算法的合理性。
　　最后在起重機(jī)防搖實(shí)驗(yàn)裝置上，通過Automation Studio軟件進(jìn)行了LQR和PID-LQR兩種算法的C語言編程和人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，通過PLC實(shí)現(xiàn)了對(duì)起重機(jī)防搖實(shí)驗(yàn)裝置的控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PID-L