基于模糊控制的桥式起重机防摆控制研究

２０１４年第２期　安徽电子信息职业技术学院学报　Ｎｏ．２　２０１４　第１　３卷（总第７　ｌ期）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦ　ＡＮＨＵＩ　ＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬ　ＣＯＬＬＥＧＥ　ＯＦ　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ＆ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｎｏ．７　１　Ｖｏ１．１　３　［文章编号］１６７１—８０２Ｘ（２０１４）０２—０００４—０３　基于模糊控制的桥式起重机防摆控制研究　杨晓飞　（浙江广播电视大学缙云分校，　浙江缙云３２１４００）　［摘要］近年来，随着智能控制理论的发展，模糊控制理论的研究已经应用到起重机的自动控制方面。　本文在建立了桥式起重机的非线性数学模型的基础上，完成了模糊防摆控制器的设计，并在ＭＡＴＬＡＢ／　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中进行了仿真分析。通过仿真结果对比分析，与常规ＰＩＤ控制器相比，位置环和摆角环采用模糊控　制器取得了较好的防摆效果，响应速度快，稳态精度高。　［关键词］桥式起重机；模糊控制；常规ＰＩＤ；防摆　［中图分类号］ＴＮ９９　［文献标识码］Ａ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ａｎｔｉ－Ｓｗｉｎｇ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｃｒａｎｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｆｕｚｚｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　圜因固囫　杨晓飞——基于模糊控制的桥式起重机防摆控制研究　第２期　果小车位移是负大（ＮＢ），而且摆角速度是负大（ＮＢ），　则控制输出即小车驱动力Ｆ是负大（ＮＢ）等等，完整　的控制规则参见表１，同理可得吊重摆角控制规则　表，见表２　表１　小车位置模糊控制规则表　Ｘ　Ｕ　ＮＢ　ＮＭ　ＮＳ　ＺＥ　ＰＳ　ＰＭ　ＰＢ　ＮＢ　ＮＢ　ＮＢ　ＺＥ　ＰＭ　ＰＢ　ＰＢ　ＰＢ　ＮＭ　ＮＭ　ＮＭ　ＺＥ　ＰＳ　ＰＢ　ＰＢ　ＰＢ　ＮＳ　ＮＭ　ＮＳ　ＮＳ　ＰＳ　ＰＭ　ＰＢ　ＰＢ　●　ＺＥ　ＮＳ　ＮＳ　ＮＳ　ＺＥ　ＰＭ　ＰＭ　ＰＢ　ＰＳ　ＮＢ　ＮＢ　ＮＭ　ＮＳ　ＮＳ　ＰＭ　ＰＭ　ＰＭ　ＮＢ　ＮＢ　ＮＭ　ＮＭ　ＮＳ　ＰＳ　ＰＭ　ＰＢ　ＮＢ　ＮＢ　ＮＢ　ＮＢ　ＮＢ　ＰＳ　ＰＳ　表２摆角模糊控制规则表　０　Ｕ　ＮＢ　ＮＭ　ＮＳ　ＺＥ　ＰＳ　ＰＭ　ＰＢ　ＮＢ　ＮＢ　ＮＢ　ＮＢ　ＮＭ　ＮＳ　ＮＭ　ＮＢ　ＮＭ　ＮＢ　ＮＢ　ＮＳ　ＮＳ　ＮＳ　ＮＭ　ＮＢ　ＮＳ　ＮＢ　ＮＭ　ＮＳ　ＮＳ　ＮＳ　ＮＭ　ＮＢ　０　ＺＥ　ＮＭ　ＮＳ　ＮＳ　ＺＥ　ＰＳ　ＰＳ　ＰＭ　ＰＳ　ＰＭ　ＰＳ　ＰＳ　ＰＳ　ＰＳ　ＰＭ　ＰＢ　ＰＭ　ＰＭ　ＰＭ　ＰＭ　ＰＳ　ＰＳ　ＰＭ　ＰＢ　ＰＢ　ＰＢ　ＰＢ　ＰＢ　ＰＭ　ＰＳ　ＰＭ　ＰＢ　（三）桥式起重机模糊防摆系统仿真　按照以上设计，在ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭｕｕＮＫ环境中　建立桥式起重机模糊防摆系统仿真结构图并在此基　础上运行仿真，可以得到此模糊防摆控制器的仿真　●Ｌ　ｒ　ＸＵＥＢＡ０＿　Ｕｌｑ－．斗．ＺＵ　！　：　：　八　墓　嚣　≥…．　…．　…．　时阆（￥）　图３模糊控制系统仿真结果　曲线如图３所示。　（四）仿真分析　很明显，采用模糊控制器所组成的系统几乎没　有超调，而采用常规ＰＩＤ控制器所组成的系统的超　调相对来说就大得多。模糊控制比常规ＰＩＤ控制响　应速度快，且产生较小的超调和稳态误差。起重机防　摆系统可以使小车在较小的位置超调下迅速到达目　标位置，同时吊重的摆动幅度更加得到有效的控制，　基本被控制在一０．２ｒａｄ一＋０．０５ｒａｄ范围，有利于防止　安全生产事故的发生。但是，模糊控制规则的设计比　较复杂，只能依靠操作人员经验和仿真过程确定，这　也是研究中的一个难点。　三、结论　本文对模糊控制原理做了简单的介绍，在此基　础上设计了桥式起重机模糊防摆控制器，并与传统　控制方法即常规ＰＩＤ控制器设计相比较。在　ＭＡＴＬＡＢ仿真环境Ｓｉｍｉｌｉｎｋ中对两种控制系统分别　进行了仿真。仿真结果表明，两个控制器均能实现小　车在目标位置的准确定位，并能消除吊重的摆动。但　模糊防摆控制器能大大提高系统的（下转第ｌｌ页）