一种基于分段能量分析的桥式吊车镇定控制器设计方法  

A SEGMENTED ENERGY ANALYSIS BASED REGULATION APPROACH FOR OVERHEAD CRANES

作　　者：孙宁[1] 方勇纯[1] 苑英海[1] 张玉东[1] 

机构地区：[1]南开大学机器人与信息自动化研究所,天津300071

出　　处：《系统科学与数学》2011年第6期751-764,共14页Journal of Systems Science and Mathematical Sciences

基　　金：国家自然科学基金(60875055);天津市应用基础及前沿技术研究计划重点项目(08JCZDJC21800)

摘　　要：针对欠驱动桥式吊车系统,提出了一种基于分段能量分析的桥式吊车镇定控制器没计方法.具体而言,首先通过对系统特性进行分段分析构造出一个新的能量函数;随后,在其基础上设计了一种新型的能量控制器,并借助Lyapunov方法和LaSalle不变性原理证明了闭环系统的渐近稳定性.利用数值仿真与实际实验验证了所提出的控制算法具有良好的控制性能,对外界干扰具有较强的鲁捧性.此外,实验结果进一步表明:相比常规的能量控制方法与时间最优控制方法,该控制方法可降低驱动能耗,保征台车的快速精确定位,同时负载的摆角被抑制在更小的范围内,几乎无残余摆动.This paper presents a novel segmented energy analysis bascd regulation approach for underactuated 2-dimensional （2D） overhead cranes. First, a new energy storage function is constructed via segmented analysis for the crane system. Then, a novel energy coupling control law is designed, and the closed-loop system is proven to be asymptotically stable by Lyapunov techniques and LaSalle＇s invariance theorem. Furthermore, numerical simulation and practical experiments are implemented to verify the superior control performance of the proposed approach even in the presence of various external disturbances.

关 键 词：欠驱动桥式吊车 非线性控制 能量分析 李雅普诺夫方法 拉塞尔不变性原理. 

分 类 号：TH215[机械工程—机械制造及自动化]