龙门吊车双闭环鲁棒PID控制

乌鲁木齐市博安兴业机械制造有限公司 张 博

龙门吊车提升装置采用柔性物体，使得整个吊车总体重量小，工作效率高。但是，柔性绳索也会存在一些弊端，最突出问题便是重物提升过程中的摇摆问题。为解决这一难题，在双闭环PID的基础上加入鲁棒控制更好的解决摇摆问题。通过对控制系统灵敏度设计得出吊车系统参数的变化范围，进而得到控制器相关参数。仿真结果证明当绳长和物体重量在给定范围内变化时，本文设计控制器可以有效解决重物摆动问题，具有良好的工程应用前景。

本文通过设计龙门吊车防摇摆控制系统，实现了对重物摆动问题的有效控制，极大程度提升了吊车工作效率。对于解决防摇摆问题，双闭环PID控制消除摆动效果较好，但吊车的柔性绳索长度和重物载荷质量通常情况下是变化的，因此，设计的控制器应该鲁棒性较好。

鲁棒控制的优点就是当系统数学模型难以求解以及求解不准确或系统内部参数频繁变化以及施加外部扰动时，系统仍然可以保持原有目标性能。

本文通过对控制器灵敏度参数设计进而推导出整个鲁棒控制器其他设计参数。这里鲁棒性能是指吊车系统对未考虑因素的灵敏度，主要包括干扰和未建模动态特性等。最后利用Simulink仿真对所设计的鲁棒PID控制器进行了验证，仿真结果表明双闭环鲁棒PID能够很好地消除重物提升过程中的摆动问题。

龙门吊车是用于工厂、码头和集装箱货场的装卸与运输作业的一种运载工具。……