刘卉

摘  要：针对桥式起重机荷载运动的模型，采用一种线性时变模型预测控制方法。通过建立桥式起重机荷载运动三维模型，对模型进行线性化处理得到系统线性化方程，设计线性时变模型预测控制器，对加入预测控制前后的荷载运动的轨迹跟踪效果、系统控制量、状态量的变化进行对比分析，研究其消摆控制效果。仿真分析表明，荷载的运动轨迹能快速且平稳的跟踪上参考轨迹，从而实现消摆控制。

关键词：模型预测控制;桥式起重机;荷载消摆;轨迹跟踪

中图分类号：TP273         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）15-0016-03

Abstract： A linear time-varying model predictive control method is adopted for the load movement model of bridge crane. Through the establishment of the three-dimensional model of the load movement of the bridge crane， the system linearization equation is obtained by linearizing the model， and the linear time-varying model predictive controller is designed. The track tracking effect， system control quantity and state quantity variation of the load movement before and after the addition of the predictive control are compared and analyzed， the anti swing control effect is studied. The simulation results show that the load trajectory can track the upper reference trajectory quickly and stably， so as to realize the anti sway control.

Keywords： model predictive control; bridge crane; load swing control; trajectory tracking

引言

起重機作为一种运载机械，被广泛应用于工矿企业和交通运输等领域。一方面要求起重机有较高的运输效率及定位精度;另一方面，研究可以有效地抑制荷载摆动的控制策略，保证工作场地的人员安全，具有工程实际意义。研究人员已对起重机荷载运动系统的消摆提出了各种控制策略。这些方法一类是开环控制，即不需要摆角信息的轨道生成法，主要有输入整形技术和最优控制。另一类是闭环控制，即利用由传感器系统测量到的摆角信息实现消摆控制，该方法经历了线性控制、非线性控制以及智能控制三个阶段。本文选用智能控制中的模型预测控制，在每一采样时刻，根据获得的当前测量信息，在线求解一个有限时域开环优化问题，并将得到的控制序列的第一个元素作用于被控对象，循环往复，从而达到消摆控制的效果。……