吊车抗摆综述解决方案.doc

目前吊车防摆控制器主要分为四大类：模糊控制器、自适应控制器、滑模控制器和智能PID控制器。 (1)模糊控制器 早在1989年，高淑玲、华克强、朱齐丹在文献[1,2,3]中就提出了使用模糊控制方法实现对吊车的定位和防摆，他们针对模糊控制算法运算量大的缺点，在控制器设计时，采用分别考虑摆角和车位误差的影响再用加权的办法产生总的控制信号的方法进行设计实验，这样缩短了控制器的运算时间，适用于实时控制，系统有较强的鲁棒性但此还仅限于二维空间的研究，绳长的取值也是一个固定值。2007年李树江等人在文献[4]中提出了一种基于LQR和变论域模糊控制的消摆控制方法，分别对水平运动子系统和垂直运动子系统设计了控制器，解决了在绳长连续变化时吊车系统的防摆优化问题。在此文献中对水平运动子系统进行了线性化。2008年，在文献[5]中王红旗等人考虑到了系统存在的负荷变化和外部扰动等多种不确定性，设计了一种基于Lyapunov函数和模糊逻辑系统设计了分段滑模直接自适应模糊控制器，在理论上证明了不确定吊车系统是全局渐进稳定性的。2010年，河北工业大学的吕志在他的硕士学位论文[6]中针对三维吊车模型，考虑到变绳长吊车系统的非线性、耦合性以及欠驱动性等特点，提出了一种利用部分解耦与模糊控制相结合的控制策略。通过采用五个模糊控制器实现了对系统的位置、绳长和摆动的有效控制。2010年，太原科技大学的赵明辉在他的硕士论文[7]中设计了基于遗传算法的模糊控制器，为了达到控制效果他分别设计了位置模糊控制器和防摆模糊控制器，并利用遗传算法对模糊控制器的隶属函数、量化因子和比例因子进行优化，增强了模糊控制器的自学习和自适应能力。2013年，大连理工的肖佩在她的硕士学位论文[8]中建立了三维吊车的非线性动力模型，设计了变论域自适应模糊控制器，在VC环境下开发了吊车的实时控制程序，实现了三维吊车的实物控制。 (2)滑模控制 2004年，王伟等人在文献[9]中首次设计了基于滑模方法的拥有双层滑动平面的抗摆控制器，并采用Lyapunov方法，从理论上证明了各级滑动平面的稳定性。 这种控制器具有滑模控制抗外界干扰的优点，可实现水平距??和摆角的同时控制。大连理工的焦辰辉在他的硕士论文[10]结合了模糊滑模控制与变论域的自适应控制方法设计了一种新的自适应模糊滑模控制器，开发了基于VC++6.0的实时控制软件，实现了三维桥式吊车的实物控制。2010年，太原科技大学的赵明辉咋他的硕士论文[11]中提出了两种滑模控制方法，一种是复合控制策略将时滞滤波器和分层滑模控制器有机的结合在一起，其中分层滑模控制器同时实现小车的定位和消除负载的振荡，时滞滤波器则用来进一步减小负载的残留振荡。另一种方法是基于神经网络的滑模控制策略，作者利用基于模糊趋近率的滑模控制器，通过径向基函数神经网络输出逼近起重机模型中的未知函数得到基于神经网络滑模控制规律，消弱了抖振，实现了起重机的精确定位和防摆控制。2011年，太原科技大学的罗俊尧在他的硕士论文[12]中设计了三种不同的滑模控制方法，分别为基于终端滑模控制的起重机防摆方法、基于遗传算法的起重机三维滑模控制方法、基于滑模预测控制的起重机防摆控制方法。其中，终端滑模控制突破了普通滑模控制在线性滑模面的条件下状态渐进收敛的特点，使系统在有限时间内收敛到0；在基于遗传算法的滑模控制方法中，通过遗传算法来实现控制器的最优参数的选择，减小了系统的抖振；在基于滑模预测控制的控制方法中，作者利用预测控制对模型精确度要求不高的特点，通过滚动优化、反馈矫正和滑模控制相结合，形成了滑模预测控制，这种控制方法可以在遇到外界干扰的情况下迅速消除负荷摆动有效的改善了起重机的防摆性能。2012年，武文斌、方勃在文献[13]中，提出了一种基于自适应滑模的抗摆控制方法，并且基于系统模型设计了自适应分解滑模控制器和线性滑模面，无抖振，实现了在小车快速定位的同时消除负载的目的。2013年，谭莹莹等人在文献[14]中针对变绳长条件下二维欠驱动桥式吊车的控制问题，提出了一种基于动态切换函数的动态滑模控制方法，针对这种控制方法作者分别设计了位移摆角和绳长两组滑模面然后通过微分环节分别构造新的动态滑模面，而这个新的滑模面与系统的输入的一阶导数有关，这样就可以将不连续项转移到控制的一阶导数中去，得到在时间上本质连续的动态滑模控制，这种控制方法还可以有效的消弱滑模变结构控制引起的抖振现象。2013年肖佩在她的硕士论文[8]中实现了基于动态滑模控制算法的三维吊车系统的仿真控制和实物控制，在设计控制器时设计了动态滑模面将不连续项转移到控制量的一阶导数中，有效的解决了抖振问题。但是本位设计的控制器在实物实验中，因为它本质上是连续的控制，已经不属于变结构控制，因此抗干扰能力变得很差。 (3)自适应控制 1992年，华克