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桥式起重机分布式质量吊重系统双摆滑模控制

作者：靳国良,孙茂凱,王生海,等. 日期：2024-03-26/span> 浏览：1097 查看PDF文档

桥式起重机分布式质量吊重系统双摆滑模控制*

靳国良,孙茂凱,王生海*,黄哲,王丙昱,孙玉清

(大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连 116026)

摘要:随着吊装作业的多元化发展,起重机吊装对象也从传统的质点式吊重向分布式质量吊重方向发展。针对桥式起重机在吊装分布式质量吊重时吊重的大摆角抑制和小车定位控制问题,提出了两种基于滑模控制理论的、用于吊重消摆和小车快速定位的方法。首先,综合考虑了桥式起重机吊装对象的结构特征、小车电机的驱动特性、摩擦阻力以及环境中的随机扰动对吊装作业的影响,建立了桥式起重机分布式质量吊重系统的非线性双摆动力学模型;然后,设计了桥式起重机分布式质量吊重系统的非线性双摆动力学普通滑模控制器(OSMC)和分层滑模控制器(HSMC),采用Lyapunov函数和Barbalat引理证明了闭环系统的稳定性;最后,利用数值仿真研究了OSMC和HSMC在分布式质量吊重减摆控制方面的性能差异。仿真及研究结果表明:与OSMC相比,采用HSMC不仅可以在12s内实现小车精确定位目的,而且可以实现对分布式质量吊重在5°~9°摆动范围下的快速抑制目的,完成了对系统状态变量的有效控制;同时,对比结果表明HSMC对起重机系统内部和外部扰动变化有很强的鲁棒性和抗干扰性。

关键词:起重机械;桥式起重机;防摆控制;分布式质量吊重;普通滑模控制器;分层滑模控制器;非线性双摆动力学模型

中图分类号:TH215;TP273文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)03-0494-10

靳国良,孙茂凱,王生海,等.桥式起重机分布式质量吊重系统双摆滑模控制［J］.机电工程,2024,41(3):494-503.

JIN Guoliang, SUN Maokai, WANG Shenghai, et al. Double pendulum sliding mode control for distributed mass payload system of overhead crane［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(3):494-503.