开题报告----桥式吊车防摆控制器设计.doc

毕业设计开题报告 桥式吊车防摆控制器设计 Anti-swing controller design of Overhead Crane 1．课题来源及选题的目的和意义 课题的来源：结合科研 选题的目的及意义： 桥式吊车作为一种运载工具，广泛的运用于生产车间，安装工地和码头集装箱工地等需要大量货物调运的场所。它们的体积和容量因应用场合不同而异，但绝大多数场合都要求它们的运输速度尽可能快，这样会提高生产效率。然而高速运动必然导致较大幅度的摆动，这种摆动不仅可能损坏货物，而且容易导致生产事故。目前主要靠操作工人根据经验来完成这一艰巨任务，然而随着吊车运用的场合不断扩大，开发一种全自动化的吊车防摆控制系统显得日益重要，它不仅可以保证安全生产，而且会对提高生产效率带来客观的经济效益。本课题正是以此为背景来开展研究工作。 2．本课题所涉及的内容国内外研究的研究现状3．本课题有待解决的主要关键技术问题 本课题设计的主要目的是针对所建立的桥式吊车运动系统的仿真实验模型来寻求解决桥吊摆动难题的新方法，并设计出合理的控制器。所以在设计过程中，我们要解决的主要问题有： 吊车系统数学模型的线性化及LQR最优控制的实现； 非线性PID控制器的设计原理及其合理性的仿真实验验证； 增量型PID控制算法的实现； 4．课题研究的内容和实施方案（主要包括研究内容、拟采用的研究方法、技术路线、预期成果、所采取方案的可行性分析等） 针对桥式吊车运动系统，设计PID控制器（常规PID控制器，非线性PID控制器）、状态反馈控制器（LQR控制器）进行防摆和定位控制。 具体的研究内容和实施方案如下： 熟悉桥式吊车系统； 系统动力学模型的建立与线性化； 针对桥式吊车系统的动力学模型搭建系统的仿真实验模型； 运用经典控制理论对吊车系统进行时域、频域和根轨迹分析； 针对桥式吊车系统设计常规PID控制器； 基于吊车系统的线性化模型设计LQR最优控制器； 非线性PID控制器的设计及其原理的仿真实验验证； 不同控制算法控制效果的比较与分析及控制器的合理选择； 增量型PID控制算法的实现； 5．完成本课题的工作计划及进度安排(包括文献查阅、外文翻译、开题报告、方案设计与实现、计算与实验、论文撰写等) 设计总共16周。具体安排如下： 2009.03.05～2009.30.16：调研、收集资料（书籍和案例）、外文翻译； 2009.03.19～2009.03.23：撰写开题报告 2009.03.26～2009.03.30：完成系统需求分析，画出需求分析框图和系统结构图，最后确定方案； 2009.04.02～2009.05.18：系统的具体实现，编程； 2009.05.21～2009.06.01：系统调试（包括测试）和修改； 2009.06.04～2009.06.12：论文撰写、装订与提交，准备答辩。 6．参考文献（开题报告中参考文献数量一般应在8～12篇左右，建议其中，外文不少于3篇，学术期刊类文献不少于5篇） 参 考 文 献 李伟,吕景惠.起重机线性二次型最优消摆控制[J].电力传动,2003,33(2): 21 -24 Lee H H, Cho S K, Cho J S. A New Anti-swing Control of Overhead Cranes[C]. In Proceedings of IFAC International Workshop on Automation in the Steel Industry (ASId97),Kyongju, Korea, 1997: 115-120. Jianqiang Y, Naoyoshi Y, Kaoru H. Anti-swing and Positioning Control of Overhead Traveling Crane[J]. Information Sciences, 2003, 155(1): 19-42. Bartolini G, Pisano A, Punts E, Usai E. A Survey of Applications of Second-order Sliding Mode Control to Mechanical Systems[J], International Journal of Control, 76 (9):875-892. 刘殿通,易建强,谭民.一类非线性系统的自适应滑模模糊控制[J].自动化学报, 2004,30(1):143-150. Lee H H. Modeling and Control of a 2-dimensional Overhead Crane[J]. In Proceedings of the ASME Dynamic Syste