杨世品,许云辰,李丽娟,薄翠梅,徐 启

(南京工业大学 电气工程与控制科学学院,江苏 南京 211800)

欠驱动系统作为一类驱动器个数少于系统自由度的系统,仅通过较少的控制量可实现更多状态量的控制,控制难度非常大[1]。桥式吊车是一种典型的非线性欠驱动系统,由于其负载能力强、操作灵活而被广泛应用于车间、仓库、码头等重要工业搬运场所。桥式吊车系统的主要控制目标为对负载的快速、准确“点对点”搬运,然而由于吊车搬运系统的欠驱动特性、吊车的加减速和外界各种干扰,桥式吊车在吊运过程中负载极易发生大幅摆动的现象[2-3]。该现象不仅严重影响了负载的定位精度,而且还降低了桥式吊车的吊运效率,给实际工业生产带来了货物碰撞、损坏和人员伤害等不安全因素[4]。基于这一特性,桥式吊车系统消摆控制问题的研究受到了控制领域学者们的广泛关注。

通过对桥式吊车系统的合理建模,利用计算机仿真手段,结合各种控制策略,可对桥式吊车系统的消摆控制进行预测,性能良好的控制模式可作为实际桥式吊车精准位移下快速消摆的理论依据,其形成的自动搬运技术可显著地提高桥式吊车系统的工作效率。从稳定及抗扰角度出发,国内外学者提出了一系列的闭环控制方法,例如有限时间控制[2]、最优控制[5]、部分状态反馈控制[6]、输出反馈控制[7]、模糊控制[4,8]、跟踪控制[3,9]、最优比例积分微分(PID)闭环控制[10]、滑模控制等[11-13]。文献[2-13]表明:这些策略在非线性严重的桥式吊车快速消摆过程中均有一定的控制效果。……