1、 毕业设计毕业设计开题报告开题报告 桥式吊车防摆控制器设计 Anti-swing controller design of Overhead Crane - 1 - 1课题来源及选题的目的和意义课题来源及选题的目的和意义 课题的来源：结合科研 选题的目的及意义： 桥式吊车作为一种运载工具，广泛的运用于生产车间，安装工地和码头集装箱工地 等需要大量货物调运的场所。它们的体积和容量因应用场合不同而异， 但绝大多数场合 都要求它们的运输速度尽可能快，这样会提高生产效率。 然而高速运动必然导致较大幅 度的摆动，这种摆动不仅可能损坏货物，而且容易导致生产事故。目前主要靠操作工人 根据经验来完成这一艰巨任
2、务， 然而随着吊车运用的场合不断扩大，开发一种全自动化 的吊车防摆控制系统显得日益重要， 它不仅可以保证安全生产， 而且会对提高生产效率 带来客观的经济效益。本课题正是以此为背景来开展研究工作。 2本课题所涉及的内容本课题所涉及的内容国内外研究国内外研究现状综述现状综述 桥式吊车防摆控制器的研究现状： 要开发一套吊车防摆控制系统是一个很具有挑战性的工作， 不仅由于吊车本身是一 个非线性系统，而且系统本身的参数也是不断变化的(如绳长、负载质量等)，同时外界 诸如风等干扰对控制器的设计也有很大影响。 近几十年来， 国内外大量的自控学者专家 对该难题开展了广泛的工作，下面将对他们的工作做一个综述。
3、一、开环控制技术 (1)输入整定(input-shaping)。 这是目前最成熟也最实用的防摆控制器设计技术之 一，它是按照预定路径来自动调整或缩短运行周期的开环控制技术之一。Alsop 等人 (1965 年)首次用输入整定技术设计摆幅控制器。这个控制器用常值加速度加速(时间为 半周期的整数倍)，当摆角等于零的时候撤消加速度，然后小车匀速运动。在减速阶段， 重复该过程。假设有两步加速度为常值，同时对摆的周期进行线性化估计，Alsop 等人 用叠代程序计算出小车的加速轨迹。 他们的结果表明，虽然能够保证在目标位置的无摆 动，但是在加速和减速期间摆幅达到 10 度。Carbon(1976 年)分别
4、利用该方案的一步和 两步策略设计控制器并用在码头卸货的商用桥式吊车上。Alzinger 和 Brozovic(1983 年)用这种方法，通过数值仿真可知：两步加速方案比一步加速方案能显著降低运行时 间。 他们用两步加速方案设计出了商用吊车。 在实际吊车上检验得知两步加速方案既能 快速运动又能在目标位置降低摆幅。 实验结果还显示只要有任何和预定加速曲线的偏离 就会产生高达5 度的摆角。Hazlerigg(1972 年)提出了另一种输入整定方案，用对称的 两步加速/减速轨迹来移动小车到目标位置， 实验结果表明该方案能有效抑制负载摆动， 但是它对绳长改变非常敏感。Yamada 等(1983 年)提出一种开环整定技术，这种技术利 - 2 - 用庞德里亚金的极大极小值原理来设计加速度曲线， 获得了最小的运行时间， 而且在目 标位置时摆角为零。Jones 和 Petterson 等人(1988 年)推广了 Alsop 等人(1965 年)的 工作，对摆的周期进行非线性估计，实验结果表明在目标位置时的摆角可以控制在 0.1 到 0.3 度之间，但是对有初始摆角的干扰却无能为力甚至可能放大
