基于PID-LQR的起重機系統(tǒng)防搖控制研究.pdf

1、起重機的搖擺現(xiàn)象，不僅不利于運輸，而且增加了安全隱患，嚴重影響工作效率。為了保證安全生產(chǎn)，提高工作效率，本文對起重機系統(tǒng)的搖擺現(xiàn)象進行研究。
　　本文利用貝加萊公司提供的起重機防搖實驗裝置對起重機防搖控制進行研究，建立了起重機動力學模型，然后采用PID-LQR算法對起重機系統(tǒng)進行控制，在Automation Studio里通過C語言編程實現(xiàn)了算法控制，并在實驗裝置上進行了驗證。
　　采用機理建模的方式，通過拉格朗日方程建立了

2、起重機系統(tǒng)的動力學模型，再結(jié)合起重機工作過程中產(chǎn)生的具體情況，作出一些必要假設(shè)，忽略了風力、空氣阻力、摩擦力等因素的影響，由此將動力學模型進一步簡化，得到起重機系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與狀態(tài)方程；采用實驗建模法，得到了起重機小車速度與吊重擺角的關(guān)系；最后將起重機系統(tǒng)等效模型進行特性分析，說明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其狀態(tài)可觀可控。
　　采用線性二次型最優(yōu)控制算法（LQR，linear quadratic regulator）對起重機系統(tǒng)進行防搖設(shè)計

3、。為了優(yōu)化控制性能，結(jié)合經(jīng)典PID算法，設(shè)計了既有狀態(tài)反饋又有輸出反饋的PID-LQR控制器，實現(xiàn)了對小車的運動狀態(tài)和吊重擺角的控制。對參數(shù)進行整定，最終獲得控制效果最優(yōu)的一組參數(shù)。通過MATLAB仿真，驗證了算法的合理性。
　　最后在起重機防搖實驗裝置上，通過Automation Studio軟件進行了LQR和PID-LQR兩種算法的C語言編程和人機界面的設(shè)計，通過PLC實現(xiàn)了對起重機防搖實驗裝置的控制。實驗結(jié)果表明，PID-L