動(dòng)力固定浮橋的變結(jié)構(gòu)控制研究.pdf

1、本文在分析了動(dòng)力固定浮橋自身的運(yùn)動(dòng)特性及其在河流中使用時(shí)所受干擾的基礎(chǔ)上，結(jié)合多剛體動(dòng)力學(xué)建模的理論知識(shí)，建立了浮橋在受到水流和風(fēng)等干擾下的動(dòng)力學(xué)模型，并根據(jù)浮橋的實(shí)際控制需要，將其進(jìn)一步簡(jiǎn)化為實(shí)際控制需要的動(dòng)力學(xué)模型。 浮橋本身是一個(gè)復(fù)雜的多剛體系統(tǒng)。若在不確定外力的干擾下，很難實(shí)現(xiàn)精確的位置固定。而變結(jié)構(gòu)控制非線性開關(guān)切換控制的本質(zhì)，非常適于解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。此外其滑動(dòng)模態(tài)具有的對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)變化和外部干擾具有不變性的

2、顯著優(yōu)點(diǎn)。因此在解決有強(qiáng)烈干擾存在的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題時(shí)，變結(jié)構(gòu)控制自然成為一種有效的方法。 在建立了動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，將變結(jié)構(gòu)控制方法應(yīng)用于動(dòng)力固定浮橋在河流中的位置固定中。首先根據(jù)變結(jié)構(gòu)控制的控制原理，結(jié)合本論文的具體研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了浮橋動(dòng)力固定系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控制器。在設(shè)計(jì)變結(jié)構(gòu)控制器時(shí)采用了趨近律滑動(dòng)模態(tài)的切換模式。接著對(duì)浮橋動(dòng)力固定系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文所建立的浮橋動(dòng)力學(xué)模型的可靠

3、性和有效性。最后，針對(duì)變結(jié)構(gòu)控制固有的抖振問題，設(shè)計(jì)了帶邊界層的變結(jié)構(gòu)控制器，消除了系統(tǒng)的高頻抖振。 最后，為了避免在調(diào)試系統(tǒng)參數(shù)時(shí)的盲目性，用蟻群優(yōu)化算法進(jìn)行了變結(jié)構(gòu)控制參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)得到的優(yōu)化控制器，再次進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真研究。仿真結(jié)果表明：一方面，本文所建立的浮橋動(dòng)力學(xué)模型能夠較為真實(shí)地反映出浮橋在河流中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；另一方面，本文所設(shè)計(jì)的變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)具有良好的控制效果，對(duì)抵抗水流和風(fēng)等的干擾，實(shí)現(xiàn)浮橋在河流中的精確動(dòng)力固定非