基于嵌入式的桥式吊车智能防摇控制系统研究

发布时间：2023-03-30 04:19

　　桥式起重机作为现代化的运输工具,广泛应用于码头、仓库、工厂等各种生产运输场所。在其运行过程中因其非线性、欠驱动、强耦合等特点,会因惯性、风力、外界碰撞等内外因素产生吊载摆动,这不仅会降低作业效率,还存在着巨大的安全隐患。如何采取科学的控制策略抑制吊载的摆动,提高其安全性与稳定性,是一个非常重要的问题。本文通过分析桥式吊车系统的运行机理和主要因素,通过广义分析力学下的Lagrange方程建立了系统简化数学模型。对模型的非必要因素进行线性简化后,得到了系统的传递函数与状态方程,对系统的特性进行理论分析。在所建模型的基础上,根据桥式吊车的系统特点及控制目标分别设计了吊车防摇系统的PID控制器和模糊控制器,并在Matlab/Simulink根据其控制原理进行仿真,分析这两种算法的控制效果。在对传统PID算法和模糊控制研究和仿真的基础上,设计了改进的吊车防摇系统的模糊自适应PID控制器,并将仿真结果与性能参数与传统PID控制算法和模糊控制算法相对比,发现该控制方案可以提高位移和摆角的响应速度并降低摆角超调量,也可以满足的定位精度的要求。相比传统控制算法,模糊自适PID该控制器可以解决传统控制方法...

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 桥式吊车概述
        1.1.2 防摇技术
    1.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究的现状
    1.4 本文研究的主要内容安排
第2章 桥式吊车防摇系统建模
    2.1 桥式吊车系统介绍
    2.2 基于Lagrange方程的简化桥式吊车数学模型
    2.3 系统数学模型的简化
    2.4 系统特性分析
        2.4.1 系统稳定性分析
        2.4.2 系统能控性和能观测性分析
    2.5 本章小结
第3章 桥式吊车控制方案研究
    3.1 常规PID控制器
        3.1.1 常规PID控制器原理
        3.1.2 桥式吊车PID控制器的设计与仿真
    3.2 模糊控制
        3.2.1 模糊控制理论
        3.2.2 吊车模糊防摆控制器设计
        3.2.3 吊车模糊防摆系统仿真
    3.3 模糊自适应PID控制
        3.3.1 模糊自适应PID控制算法原理
        3.3.2 模糊自整定PID防摇控制器设计
        3.3.3 MATLAB仿真研究与分析
    3.4 结果比较与分析
    3.5 本章小结
第4章 桥式吊车嵌入式控制器设计
    4.1 整体设计
    4.2 吊载摆角测量
    4.3 嵌入式硬件设计
        4.3.1 嵌入式控制芯片选型
        4.3.2 嵌入式控制系统结构图
        4.3.3 原理图与PCB设计
    4.4 控制系统软件设计
    4.5 本章小结
第5章 桥式吊车智能控制系统测试
    5.1 桥式吊车防摇系统的实测场景
    5.2 桥式吊车防摇系统的安装
    5.3 桥式吊车防摇系统实测结果
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文



本文编号：3775178