基于粒子群算法的桥式起重机模糊PID防摇控制

卜凡舟，孙玉国，卢凤娇

（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093）

0 引 言

起重机在起吊和运载货物过程中会受到风载荷和机械惯性的影响，绳索悬挂吊重会产生近似无阻尼的振荡，仅靠空气阻尼自然消摆会花费大量时间，影响工作效率。此外，吊重摆动时产生的周期性力矩会对起重机结构造成疲劳损伤。因此，对起重机防摇控制进行研究具有重要的工程意义。目前，已有学者将智能控制算法（如最优控制、输入整型控制和粒子群算法）应用到桥式起重机防摇控制系统中。粒子群优化（Particle Swarm Optimization，PSO）算法因具有结构简单、调整参数少等优点而广泛应用于控制算法的参数优化中。PSO最早由KENNEDY等提出，其基本思想是对一群粒子寻找最优解并使每个粒子都处于最优解状态，能处理连续或离散空间内的数据优化问题。本文根据模糊控制易于解决迟滞、非线性系统问题的特点，将模糊控制与传统PID（Proportion Integral Differential）控制相结合，快速消摆。由于模糊PID控制器参数较多、难以快速调节，采用PSO算法进行优化调整。通过建立起重机防摇数学模型并进行Simulink仿真，对基于粒子群算法的模糊PID控制效果进行分析，为后期桥式起重机防摇控制提供新的理论方法。

1 起重机数学模型

结合桥式起重机的工作过程，将滑轨和货物等抽象为“小车-吊重模型”。小车m受到的驱动力为F，图1为桥式起重机力学结构模型，以从左到右为x轴正向，以垂直地面向下为z轴正向，建立基于右手定则的平面直角坐标系。……