模糊自适应PID控制在桥式起重机智能防摆中的应用-重庆工商大学.PDFVIP

第３２卷第６期 重庆工商大学学报（自然科学版） ２０１５年６月 Ｖｏｌ３２　 ＮＯ．６　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｕｎｉｖ（Ｎａｔ Ｓｃｉ Ｅｄ）　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｕｎ．２０１５ － ｄｏｉ：１０．１６０５５／ ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２ ０５８Ｘ．２０１５．０００６．００１２ 模糊自适应ＰＩＤ控制在桥式起重机智能防摆中的应用∗ １ １ ２ １ 胡艳丽 ，杨国诗 ，季学斌 ，刘团结 （１．淮南师范学院 电气信息工程学院，安徽 淮南 ２３２０３８；２．神火集团大磨岭煤矿 机电科，河南 新密４５２３７０） 　 　 摘　 要：针对桥式起重机模型的非线性和不确定性，在建立数学模型的基础上，完成了基于模糊自适应 ＰＩＤ防摆控制器的设计；控制器在角度环和位置环分别采用了模糊控制器和模糊ＰＩＤ控制器，可对吊重摆角 和小车定位进行有效地控制，提高起重机的工作效率；通过ＭＡＴＬＡＢ／ ＳＩＭＵＬＩＮＫ仿真证实方法的可行性，并 且与常规ＰＩＤ控制进行比较，方法响应速度快，稳态精度高，而且对于不同的绳长和吊重质量方法具有较好 的鲁棒性。 关键词：防摆；模糊ＰＩＤ；鲁棒性；ＭＡＴＬＡＢ仿真 － － － 中图分类号：ＴＰ２７３　 　 　 文献标识码：Ａ　 　 　 文章编号：１６７２ ０５８Ｘ（２０１５）０６ ００６０ ０５ 桥式起重机作为一种重要的物料搬运工具，广泛应用在车间、仓库、电厂等领域，是使用范围最广的一 种起重机械。 起重机吊重和小车之间采用柔性钢绳进行连接，作业过程中受到风力、摩擦及小车加减速等 影响，会产生吊重的摆动。 这种摆动会降低起重机的定位精度和稳定性，使起重机工作效率降低，而且严重 时会发生一定的人身安全生隐患。 近年来，很多学者采用增益调节、Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定理论、状态反馈、线性二 ［１，２］ 次型最优控制（ＬＱＲ）等方法在起重机防摆和小车定位方面做了大量研究 ，但这些方法对起重机系统数 学模型的依赖性比较强。 此处设计了一种基于模糊ＰＩＤ 的智能防摆控制器，并对此控制方法在ＳＩＭＵＬＩＮＫ 中进行仿真，和常规ＰＩＤ仿真结果进行比较，分析改进方法的优越性。 １　 桥式起重机防摆控制系统建模 为了对桥式起重机防摆系统进行分析，首先要建立吊重系统数学模型，如图１所示。 在建模时，考虑桥 式起重机大车静止不动，利用拉格朗日方程建立吊重和小车运行时的二维振动模型。 　 　 ·· · ¨ ¨ ¨ ２ · ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＝ （Ｍ ｍ）ｘ ｍｌｓｉｎ θ ２ｍｌθｃｏｓ θ ｍｌθｃｏｓ θ ｍｌθ ｓｉｎ θ μｘ Ｆ ì ï ï ï ·· ¨ ¨ ＋ ＋ ＋ ＝ í２ｌθ ｌθ ｘｃｏｓ θ ｇｓｉｎ θ ０ （１） ï · ２ ï