繩系系統(tǒng)的非線性最優(yōu)控制及其實驗.pdf

1、繩系系統(tǒng)在電力與通信、土木工程、航空航天等領域具有重要的應用。繩系吊裝系統(tǒng)為一典型的非線性動力學系統(tǒng)，如何有效控制系統(tǒng)吊重擺動和精確定位成為繩系吊裝系統(tǒng)亟待解決的問題。 本文應用Lagrange方程建立了繩系吊裝系統(tǒng)的非線性動力學模型，采用矢量法輔助推導出塔式吊裝系統(tǒng)吊索的張力、變幅控制力和回轉控制力，并討論了繩系吊裝系統(tǒng)常見的工作狀態(tài)下的系統(tǒng)參數(shù)變化。研究了在工作時間未知情況下的繩系吊裝系統(tǒng)的非線性最優(yōu)控制問題，基于Cheby

2、shev級數(shù)展開對狀態(tài)約束和控制約束離散化，將高維繩系吊裝系統(tǒng)的非線性最優(yōu)控制轉化成典型的線性二次規(guī)劃問題，通過數(shù)值模擬仿真獲得了系統(tǒng)狀態(tài)和控制變量的時間最優(yōu)歷程。數(shù)值仿真表明，該方法對于吊裝系統(tǒng)吊運過程中擺角運動和準確到達目標位置的控制具有良好的效果。 設計了門式吊裝系統(tǒng)控制實驗裝置。通過實驗驗證了門式吊裝系統(tǒng)最優(yōu)控制的控制效果。實驗結果與數(shù)值仿真結果基本吻合。