桥式起重机的鲁棒输入整形控制方法研究

王晓军

（上海工程技术大学，上海 201620）

1 研究背景

在港口、仓库及其他工业现场，桥式起重机被广泛用于传输、调度重型货物。然而，在桥式起重机的操作过程中，由于小车的加减速、负载的提升等因素，负载会产生来回的摆动。这种未控制的摆动不但很容易引起生产安全问题，而且严重阻碍了作业效率的提高。为解决上述问题，起重机的自动控制引起了人们很大的兴趣。

基本上，这些控制方法可以归为两类：开环控制和闭环控制。们对桥式卸船机的自动控制研究也主要集中在闭环控制方法上，其中有增益调节[1]等，但闭环控制效果依赖于系统设计以及硬件传感器。所以，前馈控制同样得到了很大关注。其中，输入整形和最优控制技术是最常见的两种开环控制方法。对于最优控制，人们设计不同的性能指标来获取某种意义上的最优参考曲线[2]。而输入整形技术是由一系列加减速脉冲组成，能够在运行终点位置消除或大幅度减小残留振动，而且通过增加输入整形器的鲁棒性，可以适应系统参数的变化[3]。

综上所述，本文设计了一种基于鲁棒输入整形技术的桥式起重机控制方法。鲁棒输入整形技术用来消除或减小负载振动，同时提供小车的参考速度曲线，并且对绳长变化鲁棒性好。

2 系统模型描述

式中，状态向量为：

控制向量为：

3 输入整形技术

输入整形是在计算机控制中用来减小残留振荡的一种前馈技术。输入整形技术将期望的系统输入和一系列脉冲序列进行卷积，而产生整形的输入来驱动系统[3]。……