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大型工业行车消摆系统研究

作　者: 郑海霞
导　师: 王林
学　校: 上海交通大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 消摆行车系统最优控制 PID控制器遗传算法
分类号: U463
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 52次
引　用: 2次
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内容摘要

行车作为一种运输工具广泛应用于各种工业场合。但行车在运行过程中,容易引起负载摆动,不仅降低了运行效率而且容易引起安全事故。为了提高工作效率,行车必须具有很好的消摆能力。目前存在的消摆方式主要分为两类,机械方式和电子方式。其中,电子消摆作为一种主动的消摆方式,它将消摆和运行控制结合起来考虑,可以有效率的提高行车的装卸效率,是实现装卸自动化的趋势。本文针对行车系统运动的特点,采用拉格朗日方程建立了行车系统的动力学模型,该模型完整的描述了行车系统的水平方向、垂直方向与前后方向的三维运动以及由这些运动引起的负载摆动,并给出了近似条件下的行车系统的线性化模型。根据建立的系统模型,提出两种消摆控制策略。其一是根据专家经验,借助最优控制理论,提出一种防摆控制方法,该方法通过控制行车各阶段运行的时间或距离即可实现行车准确定位停车与负载消摆的同步控制。其二是基于遗传算法自适应PID消摆控制方法,该方法利用遗传算法可快速全局寻优的特点,获得PID控制器的最佳参数,然后通过检测目标距离即可实现消摆控制。这两种控制方法都不需实时跟踪测量负载摆角、摆速,方法简单合理,易于工程实现,且具有良好的抗干扰能力。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题研究的背景及意义  9-10
  1.2 研究现状  10-13
    1.2.1 开环控制技术  11-12
    1.2.2 闭环控制技术  12-13
  1.3 本文研究的主要内容  13-15
第二章行车系统模型的建立与简化  15-20
  2.1 行车系统的物理描述  15-16
  2.2 基于拉格朗日方程的动力学模型  16-18
  2.3 模型的简化及线性化  18-20
第三章基于最优控制的消摆控制  20-30
  3.1 最优控制理论简介  20-23
    3.1.1 最优控制理论的发展  20-21
    3.1.2 最优控制问题的描述  21-22
    3.1.3 最优控制问题的研究方法  22-23
  3.2 行车系统消摆控制策略  23-26
  3.3 仿真实验  26-29
  3.4 小结  29-30
第四章基于遗传算法的自适应PID 消摆控制  30-66
  4.1 PID 控制器原理  30-40
    4.1.1 模拟PID 控制器  30-32
    4.1.2 数字PID 控制算法  32-35
    4.1.3 经典PID 参数整定方法  35-37
    4.1.4 PID 控制器的参数自整定  37-40
  4.2 遗传算法及其原理  40-61
    4.2.1 遗传算法的基本思想  40-42
    4.2.2 遗传算法的特点  42-43
    4.2.3 遗传算法的理论基础  43-46
    4.2.4 遗传算法的关键要素  46-58
    4.2.5 遗传算法的应用  58-59
    4.2.6 遗传算法的发展  59-61
  4.3 基于遗传算法的PID 消摆控制器设计及仿真结果  61-65
  4.4 小结  65-66
第五章全文总结  66-67
参考文献  67-71
致谢  71-72
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  72-73
上海交通大学学位论文答辩决议书  73-75

大型工业行车消摆系统研究

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