基于自适应模糊滑模控制的欠驱动集装箱起重机防摆系统设计.pdfVIP

基于自适应模糊滑模控制的 欠驱动集装箱起重机防摆系统设计 杨 勇 吴长波 刘林 山 1吉林电子信息职业技术学院机 电学院 吉林 132021 2中冶焦耐 (大连)工程技术有限公司 大连 116085 摘 要：针对非线性、欠驱动集装箱起重机摆动控制难点，提出自适应模糊滑模控制器防摆系统设计方法。 模糊滑模控制律能够保证系统渐近稳定，在起重机不能保持一致渐近稳定的情况下，能够改进负载摆动过渡响 应。选用主工控机实现控制算法和功能 ，结合PLC与变频调速技术准确定位和调速，现场总线技术和HMI用来 数据通讯和交互。 关键词：集装箱起重机 ；模糊滑模 ；欠驱动 ；防摆系统 中图分类号：TP273：U653．921 文献标识码：A 文章编号：1001—0785 (2015)02—0016—04 Abstract：Inview ofdifficultyinswingcontrolofthenon—linearunder-actuationcontainercrane，thepaperputsfor- wardadesignmethodofhteanti—swingsystem basedonadaptivefuzzyslidingmodecontroller．Thefuzzyslidingmodecon- trollawcanguaranteeasymptoticstabilityofthesystem andimprovetheloadswingtransitionresponseunderthecondition thatthecranefailstokeepconsistentasymptoticstba ility．Themainindustrialcontrolcomputerisusedtorealizecontrolal— gorithm andfunction．PLC andvariable—frequencyregulatingspeedtechnologyraeadoptedfortechnologypositioningand speedreuglating．SitebustechnologyandHMIraeemployedofrdatacommunicationandinterchnage． Keywords：containercrane；fuzzyslidingmode；under-actuation；n~ati—swingsystem 0 引言 1 防摆控制系统总体设计 由于集装箱起重机在 吊运过程中存在负载摆 1．1 防摆系统动力学模型 动问题，故消除摆动对提高货物 吊运效率、缩短 设小车质量为肘、吊重质量为m，坐标分别为 工业生产周期具有重要的意义。集装箱起重机 的 (肼，Y)，( ，Y)，系统受到的外力有小车驱 数学模型具有非线性、不确定欠驱动特性等控制 动力F，钢丝绳起升力为 ，小车与轨道之间的摩 难点，传统的PID控制方法 比较困难。近年来， 擦力，，以力F方向为 轴正向，垂直地面为Y轴 出现了自适应控制…、模糊控制 ]、滑模控制日 向下为正向建立直角坐标系，最大起升高度 f = 等智能控制方法解决防摆问题的研究成果 J。但 h，选水平位置 ，绳长Z，摩擦因数 ，摆角0为 是，这些方法大多是仿真实验，工程应用还比较 系统的广义坐标建立动力学模型 少，有待进一步研究。 ( +m)菇+mlsinO+2mlOcosO-~mlOcosO— 为此，针对防摆 问题，基于智能控制方法设 计防摆系统控制器，对控制理论方法进行研究。 ml sinO+