输入整形法在起重机中的应用

 

机和塔式起重机进行防摇控制，延迟反馈加大了系统阻尼；5采用输入整形法和数字滤波器对桥式起重机进行控制，证明了输入整形法在抑制吊重摆动上比数字滤波器响应更快；6将输入整形算法应用于集装箱起重机防摇控制中，与传统单次加速相比，输入整形法对较小频率变化具有鲁棒性。

 

本文利用龙门起重机的数学模型，研究了基于输入整形（inputtingshaper，IS）法的龙门起重机吊重防摇控制。

 

基金项目：湖南省自然科学基金项目，项目编号：1040282输入整形控制bookmark2输入整形法是种前馈控制技术，广泛的应用于龙门起重机控制。这项技术是将系统的输入与整形器中产生的一系列脉冲作卷积，结果作为控制系统的输入来驱动系统，达到减小残余振动的目的。输入整形器的参数是通过解一组限制方程来获得，根据不同限制方程就可以设计出不同整形器来限制系统残余振动。残余振动的幅值可以表示为：ZV法消摆的能力可以看做是正弦信号的叠加过程，如所示。如果两个幅值相同、频率相同的正弦信号它们之间以合适的相位叠加在起，所产生的组合将没有振荡，即实现消摆。

 

O系统固有频率，Z――系统阻尼系数；n――整形中的脉冲数；第i个脉冲的幅度和时间；-*后一个脉冲的时间t目前用于闭环系统的输入整形器主要有ZV整形器，限制方程为V（w，）=0.由于整形器有时间延迟，通常取**个脉冲的时间，1=，同时为了使整形前的输入和整形后的输入驱动系统产生相同的运动，脉冲幅值必须满足对于具有两个脉冲的ZV整形器，其脉冲输入序列为根据龙门起重机数学模型和输入整形算法，在Mat-lab/Simulink中构建龙门起重机仿真框图如所示。

 

型频率。如果w振荡周期。

 

理论上，如果起重机在作业过程中悬索长度、线性阻尼不变，即系统⑴的模型参数O，保持为恒定值，ZV法可以在0.5个理论振荡周期内，即0.5Td内完全消除由于起重机小车加速所引起的吊重摆角的波动。而在实际起重机作业过程中，系统模型参数尤其是与悬索长度相关的w的变化不可避免，这就对ZV法在实际的起重机摆角波动抑制控制中的应用带来了局限性。为了减少ZV法对模型参数的敏感性，学术界提出了ZVD法（Zero-VibrationandDerivativeShaper，ZVD）。ZVD法在ZV法的基础上，增加了V对w的变化率在w与IS中的系统模型频率m相等处为0的约束条件：：0约束条件起可以确定三脉冲ZVD（a）ZV法与未整形龙门起重机吊重摆角响应（b）ZVD法与未整形龙门起重机吊重摆角响应龙门起重机吊重摆角响应从中可以看出，当未整形的输入加到系统中，吊臂定位后负载会产生等幅摆动，而将两种经过整形后的输入信号加到系统中后，负载在整形输入作用结束后基本实现零残余摆动，但经ZV整形后负载的定位和消摆时间都比ZVD要短。

 

两脉冲输入整形与三脉冲输入整形龙门起重机吊重摆角响应从中可以看出，将两种经过整形后的输入信号加到系统中后，负载在ZVD法输入作用结束后的残余摆动远小于ZV法，说明ZVD法对吊重摆长变化的鲁棒性优于4结语通过对龙门起重机在输入整形前后的分析，输入整形法可以抑制吊重残余摆动，在控制上ZVD法对吊重摆长变化的鲁棒性优于ZV法，而在定位和消摆时间上ZV法比ZVD法要短，在Matlab/Simulink中的仿真结果验证了输入整形策略对吊重防摆控制的有效性。