三维桥式吊车自动控制实验系统

2012年03月14日09:55:01 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

马博军，方勇纯，王鹏程，苑英海
南开大学机器人与信息自动化研究所，天津

摘　　　要：为分析桥式吊车系统的特性，验证各种吊车控制方法的稳定性并考察其实际控制效果，根据桥式吊车的工作原理与组成结构，设计并搭建了一个三维桥式吊车实验系统。该系统主要由机械主体、驱动装置、测量装置和控制系统四部分组成，能够较为真实地反映实际吊车系统的动态特性和运行过程。其中的控制器部分基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ平台，可以方便地进行各种控制策略的实验测试。将两种常见的吊车控制策略应用于该实验系统，获得的实验曲线与理论分析的结果完全一致，有效地验证了该实验系统的准确性。该实验系统能较为真实地反映三维桥式吊车非线性、强耦合、欠驱动等特性，可以准确描述桥式吊车系统的实际运行情况，因此它为桥式吊车系统性能分析、吊车控制策略的实现与调整提供了非常可靠的测试环境。

关　键　词：桥式吊车；自动控制；实验系统

１　引　言
桥式吊车负载能力强、操作灵活，在工业与运输领域有着广泛的应用。但是，桥式吊车是一种典型的非线性、强耦合、欠驱动系统，要实现对其安全高效的控制面临着许多困难，因此，这类系统的控制已经成为当前的研究热点。近年来提出的各种吊车控制方法，如滑模控制，自适应控制等，尽管在理论上可行，但考虑到实际系统中存在的非线性干扰以及耦合现象，其实用性还有待进一步检验。实验方法已成为系统特性分析、控制器设计、稳定性验证不可缺少的技术工具［１３］。基于上述原因，本文设计并开发了一个三维桥式吊车自动控制实验系统，为相关控制策略的验证、实施提供了极大的便利。该系统不仅能很好地模拟真实吊车系统的实际运行情况，而且非常方便进行各种控制算法的测试与调整。为了验证该实验系统的可靠性，将数种桥式吊车控制方法［４６］应用于该实验系统上，得到的实验结果与原文献的理论分析结果完全一致，从而说明了该系统的有效性。

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