刘汉东 刘惠康 柴琳

摘  要： 针对桥式吊车的快速定位及抑制摆动问题，以滑模控制为基础，在Matlab仿真中采用粒子群算法对滑模控制器中的重要参数进行优化。同时，由于在传统的滑模控制当中，状态轨迹到达滑模面后，几乎无法严格按照滑模面向着平衡点滑动，而是在其两侧来回穿越，由此产生颤动即抖振，因此引入模糊控制来降低滑模控制中存在的抖振。结果表明：系统在快速定位及抑制摆动的同时也降低了控制量的抖振幅度，可见，经过粒子群算法及模糊规则优化后的桥式吊车滑模控制器具有良好的控制效果。

关键词： 滑模控制; 抖振降低; 桥式吊车; 参数优化; 模糊控制; Matlab仿真

中图分类号： TN876?34; TP18                    文献标识码： A                      文章编号： 1004?373X（2020）23?0085?05

Abstract： In order to realize fast positioning and swing suppression of bridge crane， particle swarm optimization （PSO） algorithm is used in Matlab simulation to optimize the important parameters of sliding mode controller according to the sliding mode control. Since the state trajectory of the traditional sliding mode control can hardly slide to the equilibrium point through the sliding mode surface when it reaches the sliding mode surface， but crosses back and forth on the both sides， which produces chattering， namely buffeting， the fuzzy control is introduced to reduce the existing buffeting in the sliding mode control. The results show that the buffeting amplitude of the control quantity is reduced while the system locates rapidly and suppresses swing. It can be seen that the bridge crane′s sliding mode controller optimized by PSO and fuzzy rules has a good control effect.

Keywords： sliding mode control; buffeting reduction; bridge crane; parameter optimization; fuzzy control; Matlab simulation

0  引  言

桥式行车作为一种重物搬动装置，在很多工业场合下具备极大作用，但是由于其属于欠驱动系统，在其台车运动的过程中其吊绳必然会发生摆荡，容易造成危险。对于吊车如何以较快速度到达指定位置的同时又能够消除吊重摆绳的摆动成为众多相关专家学者研究的问题[1?2]。

对此，相关领域的学者已经进行了一些研究并有了如下成果：文献[3]结合轨迹规划理论，提出一种高效的在线轨迹跟踪控制策略，取得了良好的控制效果，但其对模型做了较大的近似，不够精确;文献[4]设计的控制器尽管控制性能良好，但是忽略了吊车所受的摩擦力;文献[5]通过向PID控制器中添加专家经验，得到了令人满意的控制效果，但由于其使用了简化模型，因此与实际差距较大。……