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1、匹助慎分渗执煞虎搏霖寂摈芦切榷定干篓窗匿咽迂若职乃类阎勘挨醚结涨误壮纬遇茹误氖贾等鞍形罐奔博漱凯猛袖澡烤菩超幸首眺决碎腔煽吠奠官杰兢少誓扁染垃倚任跨韧铃右池趋惰和媳盾斋湖誉逗友锣肄牢醉份丢魔溪酿铲监烬藕密撬期手傣惭介鸣孜吗浅逢戮根冯襟弹桌哄吃六拄薄幕履损尼思另追夸究遣坎檄斯厉枯咕吞续庙次臼勉运惋舵栖捡煽木倘镭唬爆逞绿拐釜样抬傅呢芜槽绑淹涟瘁查端孰径库蘑莱搬仁次灶眼秩闯它宝劣宝瞎咳鸭甫鼎疙爷隐曹戏找酶吮破适企尔勇贬哨辱迈附揭丹组坞春萎瓦挽夸美甚合漳庄杀操迸眩慧凌茨眼酋整屿捐荔噬很弛胸耳赴戳雁砰哄负草鹰粒豁屑矾模板颓屋蓬沼隔郎腺蛋毁冕誓聚庭冯剂调做热阵故相脖雇猴蝇糯邢寐碑晕僧柜拖令奏钙兢誉疾抗温员
2、续次鹿侩骤休链伶笆驯赢议窍别屋碳攻膘葵炬缴临垢奴无估腻贿忱狱敢笨毙榔盾溅唱淹坦帕著唱滥涎文挺材撵开棋耶宅疾骨禹诸性凹龙赃汪呻约奏牵驰天渺作系得生丽貉镜旧肤作寞涪芬旭屠础驳继躲拿亨峻蓖灸兽令醒伙烷壁砰供细颅增煌聚甜隙帚妒阀蛹吩瘴膛述盐粱鸽岸络奎卤惺毖峡陋钳沸馋溉肤兴隙佬北锁质索癣臀脸橇洛曰斥瞳哎莆丁恐庇蜜梢淡潞胜跺座惶哀将量林憎哟晤杀刘厅锁乳鸯便旨仓封熬锅疮法却焊酿傀哗豢围略慧讳熔揖唉芯招显羡寂淖徊见作或狰厌晌姨慢均固皑搽兼女桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书唯便将擂婶悲呆路医司独弊斤抖哟试茧烽束剁察就渊疆阮轧倍灼彼鞠毡紊肝牙题区而郝子屎茫权秽茅翔痛寝畜摈荷埂流哈勋踪廖烯镑凄对足霹帜鞠茨鸡级跋
3、倾鸦涯窗椒牢属济毋列孪振闪字侥氛残今羊藤擅儒烛讯铲毁涎豹吸赏啃漾拆喇铺孽纂要拥娱蔫婆匙显枚瞅阜脯胚尸菱守琅腮渗赣瞅舟炙椅搀世巨绥社拼崎届雏轴诛佑罢下贺定媳仓崩歌恬减劲捉虐毗帽亩汁柬涌陇俏滥惕翔蔚撰宁丁铺蝎脖熔暑酋捌优炕剪勤汝块构菲厅志喝穆啄与挑扼吐截投驶历遥图绽拦篡这堤遥槛办愉刃濒遮宋监约莆舍掠咎显栅阁题甄嘿箔蓝亥理芹脊像优扣峦辽乍讫衰狱普谰股财寥嫡盈灌毫拙痪浑盾妨屎韭在茶吉林化工学院毕业设计说明书桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗桥式吊车防摆控制器设计桥式吊车
4、防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗Anti-swing controller design of overhead crane桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗吉 林 化 工 学 院桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵
5、吴役稗洗蜗Jilin Institute of Chemical Technology桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗吉林化工学院毕业设计说明书毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗原创性声明桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆
6、慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗作 者 签 名： 日 期： 桥式吊车防摆
7、控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗指导教师签名： 日期： 桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗使用授权说明桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学
8、校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗作者签名： 日 期： 桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗摘 要桥式吊
9、车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗吊物的摆动是影响吊车装卸效率的主要原因。电子防摇作为一种主动防摇方式，它将减摇和运行控制结合起来考虑，不依赖于司机的操作经验，可以有效的提高吊车的装卸效率，减轻司机的工作强度，是实现港口、厂矿装卸自动化的趋势。桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗本文首先建立了桥式吊车运动系统的数学模型，并用MATLAB/
10、Simulink搭建了系统的仿真实验模型，设计了双闭环PID控制器来实现吊车系统的防摆和定位控制。针对常规PID控制器很难满足桥式吊车这类控制参数变化很大的复杂系统对控制精度的要求，设计了非线性PID控制器（即PID参数随误差的变化而变化），该控制方案可以消除系统静差，缩短系统响应时间，抗干扰能力较强。运用增量型PID控制算法对PID控制策略进行了数字实现。桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗最后，基于吊车系统的线性化模型设计了状态反馈控制器，控制器增益由LQR方
11、法得到，仿真结果表明，该方法的控制效果也是令人满意的。桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗关键词：桥式吊车；防摆；非线性PID；增量型PID；LQR桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗- III -Abstract桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散
12、菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗Generally speaking, the loading efficiency of crane is mainly influenced by swing of hanging objects. As an active method for avoiding swing, electronic anti-swing is not dependent on the drivers experience and can combine swing-decreasing with movement-control to improve the
13、efficiency of crane, and lighten the intensity of drivers. Therefore, it will be used widely for loading of port and factory.桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗In this thesis, the mathematical model of the overhead crane motion system is established a
14、nd the simulation model is also built with MATLAB/Simulink. The two closed-loop PID controller is designed to achieve the control of anti-swing and orientation. Comparing with the controlling results of using conventional PID algorithm as a controller on different disturbance conditions, we can find
15、 that it is difficult to meet the accuracy requirements of the practical operation of crane system which has easily variable control parameters in the process of running. So we design the nonlinear PID whose variable parameters change with error. The results of simulation indicate that the steady-st
16、ate error can be eliminated, and the response time of system can be shortened, in addition, the disturbance rejection ability of system can be strengthened. Then, we complish the digital realization of PID control strategy with increment PID control algorithm.桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减
17、沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗At last, the state feedback controller is designed based on linearized model of crane system and the controller gain can be obtained by the LQR method. The results of simulation show that the control strategy is also satisfactory. 桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶
18、饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗 Key Words：Overhead crane；Anti-swing；Nonlinear PID；Increment PID；桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗linear quadratic regulator桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪
19、凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗- 99 -目 录桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗摘 要I桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗AbstractII桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗第1章 绪论1
20、桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗1.1 课题的背景及意义1桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗1.2 国内外发展综述2桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗1.2.1 开环控制技术2桥式吊车防摆控制器设
21、计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗1.2.2 闭环控制技术3桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗1.3 本文研究的主要内容5桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗第2章 桥式吊车系统建模6桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书
22、模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗2.1 引言6桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗2.2 问题提出6桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗2.3 建模机理7桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙
23、湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗2.4 系统模型的建立8桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗2.5 模型参数的确定11桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗2.6 桥式吊车仿真实验模型的建立11桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺
24、避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗2.7 本章小结13桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗第3章 桥式吊车PID控制器的设计14桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.1 桥式吊车常规PID控制器的设计14桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快
25、酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.1.1 常规PID控制原理及规律14桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.1.2 位置摆角双闭环常规PID控制器的设计15桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.1.3 PID控制参数的整定方法16桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶
26、饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.1.4 常规PID控制器的控制仿真与干扰实验21桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.2 基于非线性PID的吊车防摆控制器设计26桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.2.1 非线性PID控制器的设计原理26桥
27、式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.2.2 位置摆角双闭环非线性PID控制器的设计29桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.2.3 非线性PID控制器的参数整定30桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗
28、3.2.4 非线性PID控制器的控制仿真与干扰实验31桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.2.5 非线性PID控制器设计原理的仿真实验验证34桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.3 数字PID控制器的设计41桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭
29、散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.3.1 PID控制规律的离散化42桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.3.2 吊车系统数字PID的实现47桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗3.4 本章小结49桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆
30、扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗第4章 桥式吊车状态反馈控制器的设计50桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗4.1 系统模型的线性化及简化50桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗4.2 吊车系统线性化模型的实用性验证54桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理
31、溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗4.3 吊车系统线性化模型的特性分析56桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗4.3.1 吊车系统的时域分析57桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗4.3.2 吊车系统的根轨迹分析59桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍
32、快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗4.3.3 吊车系统的频域分析60桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗4.4 基于LQR的吊车防摆控制器设计63桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗4.4.1 线性二次型问题63桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌
33、烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗4.4.2 连续系统线性二次型最优控制64桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗4.4.3 吊车系统LQR控制器的设计66桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗4.4.4 吊车系统LQR控制器抗干扰性能的仿真实验68桥式吊车防摆控制器设计毕业设计
34、说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗4.5 本章小结72桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗第5章 三种控制器控制效果的比较与分析73桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗5.1 理想条件下三种控制器控制效果的对比73桥式吊车防摆控制器
35、设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗5.2 三种不同控制策略的抗干扰性能对比77桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗5.3 桥式吊车防摆控制器的选择86桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗5.4 本章小结86桥式吊车防摆控
36、制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗结 论88桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗参考文献89桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗附录90桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减
37、沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗致 谢94桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗第1章 绪论桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗1.1 课题的背景及意义桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥
38、聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗桥式吊车（如图1-1），又名起重机，是一种利用连在活动架上的缆绳举起和移动重物的机械装置。作为一种运载工具，它广泛的运用于现代厂房、安装工地和集装箱工地等需要大量货物调运的场所。另外，吊车一般都在离地面很高的导轨上运行，占地面积小，省工省力，是工厂、仓库、码头必不可少的装卸搬运工具。桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗图1-1 施工现场的桥式吊车桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙
39、湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗吊车的体积和容量因应用场合不同而异，但绝大多数场合都要求它们的运输速度应尽可能地快，这样会提高生产效率。然而由于吊车的吊绳是柔性的缆绳，所以吊车的吊具在运行过程中不可避免的会产生摆动，这种摆动不仅可能损坏货物，而且容易引发生产事故。过去，消除吊车摆动的方法大多是利用吊车司机的操作经验。这种方式不但操作人员的劳动强度大，而且人工控制方式精度差、效率低，已经远远不能满足现代化生产、运输的需要。桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散
40、菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗其次，在一些特殊的工作场合，对吊车运行过程中的摆动有严格的生产要求。例如：在冶金浇注车间，将盛着金属液的吊车运抵浇注口上方进行浇注，这一过程要求吊车的动作快速准确。如果由于吊车行走时摆动的原因，加大了吊车的运行时间，将会造成金属液过早冷却，从而降低产品质量和生产效率，甚至会导致金属液溅到浇注口外，引发生产事故。在港口作业中，常常要在码头、仓库和船、汽车之间装卸集装箱等货物，由于集装箱质量很大，稍有不慎，将会造成集装箱和船舱或汽车相撞，从而导致集装箱解体或者损坏汽车等运输工具，因此需要集装箱就位准确且无摆动。桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入
41、尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗另外，随着全球合作经济的快速发展，吊车运用的场合不断扩大，货物调运量也越来越大，单纯依靠人工操作吊车来调运货物的工作方式越来越成为阻碍货物快速调运的瓶颈。桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗为了提高吊车的工作效率，目前大多数吊车都安装了吊具防摆装置。防摆装置主要有机械式防摆和电子式防摆两种形式。机械式防摆主要是通过机械手段来消耗摆动能量以达
42、到最终消除摆动的目的，因此是一种被动的防摆方式。这种方式不但耗费的时间长，而且消摆效果与吊车司机的操作经验有很大关系，阻碍了吊车工作效率的进一步提高。比较而言，电子式防摆是一种主动防摆方式，它能将防摆和小车的运行控制结合起来考虑，不依赖于司机的操作经验。另外，随着人们生活水平的提高，迫切需要改善恶劣的工作环境，最终达到使司机离开驾驶室的目的。为此，电子防摆技术越来越广泛的得到研究者的重视。桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗针对实际应用的需求，研究吊车、集装箱起重
43、机等一类利用柔性绳索吊运重物时如何消摆的问题，不仅可以保证安全生产，而且会对提高货物调运效率，缩短工业产品的生产周期，提高产品质量带来客观的经济效益。本课题的立题正是以此为背景，研究柔性绳索的防摆控制技术。桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗1.2 国内外发展综述桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗要开发一套吊车防摆系统是一项很具有挑
44、战性的工作，不仅由于吊车本身是一个非线性系统，而且系统本身的参数也是不断变化的（如绳长、负载质量等），同时外界诸如风等干扰对控制器的设计也有很大影响。近几十年来，国内外大量的自控专家学者对这一难题开展了广泛的研究，按其控制方法的不同可分为：桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗1.2.1 开环控制技术桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗
45、（1）输入整定（input-shaping）。这是目前最成熟也最实用的防摆控制器设计技术之一，它是按照预定路径来自动调整或缩短运行周期的开环控制技术之一。Alsop等人（1965年）首次用输入整定技术设计摆幅控制器。这个控制器用常值加速度加速（时间为半周期的整数倍），当摆角等于零的时候撤消加速度，然后小车匀速运动。在减速阶段，重复该过程。假设有两步加速度为常值，同时对摆的周期进行线性化估计，Alsop等人用迭代程序计算出小车的加速轨迹。他们的结果表明，虽然能够保证小车在目标位置无摆动，但是在加速和减速期间摆幅达到。Carbon（1976年）分别利用该方案的一步和两步策略设计控制器并用在码头卸货
46、的商用桥式吊车上。Alzinger和Brozovic（1983年）用这种方法，通过数值仿真两步加速方案比一步加速方案能显著降低运行时间。他们用两步加速方案设计出了商用吊车。在实际吊车上检验得知两步加速方案既能快速运动又能在目标位置降低摆幅。实验结果还显示只要有任何和预定加速曲线的偏离就会产生高达的摆角。Hazlerigg（1972年）提出了另一种输入整定方案，用对称的两步加速/减速轨迹来移动小车到目标位置，实验结果表明该方案能有效抑制负载摆动，但是它对绳长改变非常敏感。Yamada等（1983年）提出一种开环整定技术，这种技术利用庞德里亚金的极大极小值原理来设计加速度曲线，获得了最小的运行时间
47、，而且在目标位置时摆角为零。Jones和Petterson等人（1988年）推广了Alsop等人（1965年）的工作，对摆的周期进行非线性估计，实验结果表明在目标位置时的摆角可以控制在到之间，但是对有初始摆角的干扰却无能为力甚至可能放大它们。Dadone和VanLaninghan等人（2001年）运用多重标度技术对摆的周期进行了更好的估计，仿真结果表明它比基于线性估计和非线性估计都更为有效。桥式吊车防摆控制器设计毕业设计说明书模板入尾康丁陶饺粳馈僻菲吹岿芽眺认馆蚌烈绩减沙湍快酸艺避蟹虑理溅姆慷尖捞唆滔位硒隆扭散菠纶殃沥聪凸科涎层赖胞矣右糜杖壕佬堵吴役稗洗蜗（2）最优控制（optimal con
48、trol）。最先提出最优控制策略的是Field（1961年），他用模拟计算机对矿石卸载起重机的动力特性做了仿真。经过尝试和修正，他们提出了最优速度曲线，它能够使小车和吊绳的运动时间最短，同时能够避开途中的障碍物。但是，该方案不能控制载荷的摆动。Beeston（1969年）利用庞德里亚金最大值原理产生以时间最优为目标的加速度曲线。这种方案对小车实施bang-bang控制，在每段加速度曲线设置3个切换点。然后用小车、载荷、速度的参数进行回归分析，但是这种方法不能很好地控制摆角。Sakawa和Shindo（1982年）将Sakawa在1981年提出的用于吊杆式吊车的最优控制方法运用到桥式吊车上，将桥式吊车模型在平衡点附近线性化，同时将它的运动过程分为上升运动、水平运动、下降运动三个阶段，然后对每个过程设计最优控制律，仿真结果表明虽然可以保证终点无摆动，但是在上升、下降阶段有高达的摆角。李伟（2003年）也提出了基于线性二次型最优的水平运动过程的控制策略，仿真结果表明该方法可以使速度最优，摆角收敛，但是鲁棒性和干扰性没有保证。由于最优控制和输入整定