桥式起重机3D防摇动力学理论模型及控制策略研究
CSTR:
作者:
作者单位:

太原科技大学

作者简介:

通讯作者:

中图分类号:

TH215;TP273

基金项目:

国家自然科学基金青年科学基金项目(52105269);山西省基础研究计划面上计划(202203021221156);


Research on 3D Anti-swing Dynamics Theoretical Model and Control Strategy of Overhead Cranes
Author:
Affiliation:

Taiyuan University Of Science And Technology

Fund Project:

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    摘要:

    本文以桥式起重机为研究对象,针对其在三维复杂欠驱动系统中因状态参量高度耦合而导致动力学方程难以线性化处理和滑模控制器本身控制力输出的高频抖振等系列问题,设计了一种基于分层滑模控制的二阶超螺旋滑模控制器,以期当负载质量和钢丝绳长度等参数不断变化时,仍能实现对起重机的精确定位并有效抑制负载摆角。采用Lyapunov函数对控制器稳定性和可行性进行了证明,通过搭建物理模型对本文研究内容进行了验证,仿真与实验结果的一致性证明了该控制器对抑制负载摆动现象具有较好效果。以上结果表明本文研究的控制器能够在不降低系统鲁棒性的前提下有效消除系统抖振和抑制负载摆角幅度,具有重要理论意义与应用潜力。

    Abstract:

    In this dissertation, a super-twising sliding controller based on hierarchical sliding mode control is developed for the model of 3D overhead cranes in case of linearizing the dynamical equations hardly and high-frequency oscillation of the sliding mode controller, in order to achieve accturate positioning and anti swing angle effectively during the load mass and rope length constantly changing. The stability and accessibility of this controller are proved by constructing Lyapunov functions, buliding physical model to validate research, consistency of the simulation and experimental results proves this controller is effective in anti swing. The above results show that this controller can eliminate oscillation, keeping payload swings small and robustness of the system, it has important theoretical significance and application potenial.

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  • 收稿日期:2023-08-28
  • 最后修改日期:2024-03-04
  • 录用日期:2023-12-03
  • 在线发布日期: 2023-12-28
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