塔式起重機(jī)防擺控制與建模的微分幾何方法.pdf

1、塔式起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑的主要施工機(jī)械之一。在塔式起重機(jī)的工作過程中，由于吊繩的柔性連接，使起重機(jī)在起升、變幅和回轉(zhuǎn)的過程中，不同程度地引起所吊重物的周期性擺動(dòng)。如何消除重物在吊運(yùn)過程中的擺動(dòng)一直是困擾起重機(jī)快速吊運(yùn)的一個(gè)難題。本文針對(duì)這個(gè)問題用一種新的方法設(shè)計(jì)了塔式起重機(jī)的防擺控制器，使塔式起重機(jī)在更大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)消除過程中的擺動(dòng)，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)指定位置的準(zhǔn)停。 本文在塔式起重機(jī)簡化模型的基礎(chǔ)上，建立了塔式起重機(jī)二維運(yùn)動(dòng)的非

2、線性數(shù)學(xué)模型，并給出了塔式起重機(jī)的加速度模型。在MATLAB/Simulink環(huán)境下搭建了非線性數(shù)學(xué)模型的仿真模型，為進(jìn)一步控制器的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 基于塔式起重機(jī)系統(tǒng)的非線性加速度模型，本文通過非線性控制理論中較為成熟并已有實(shí)際應(yīng)用的微分幾何方法來進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)。利用微分幾何方法，通過反饋實(shí)現(xiàn)了輸入輸出解耦線性化，使系統(tǒng)變?yōu)椴糠纸怦畹木€性系統(tǒng)，然后分別利用線性二次型性能指標(biāo)的最優(yōu)控制和經(jīng)典的PD控制對(duì)線性化后的系統(tǒng)進(jìn)行了防擺