【摘 要】
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起重机是现代工业领域不可或缺的重工设备,广泛地应用于港口、车间、仓库等各个不同的场合和领域。桥式起重机在运行过程中,由于自身的运动惯性及其它环境载荷的影响,负载吊重会发生摆动,使其作业难度增加,降低工作效率,同时也增加了安全隐患。因此,通过施加控制作用来消除吊重的摆动对于工程实践来说是十分有价值的。本文以桥式起重机作为研究对象,对桥式起重机吊重系统的减摆控制进行了研究,主要研究内容如下:（1）桥式
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起重机是现代工业领域不可或缺的重工设备,广泛地应用于港口、车间、仓库等各个不同的场合和领域。桥式起重机在运行过程中,由于自身的运动惯性及其它环境载荷的影响,负载吊重会发生摆动,使其作业难度增加,降低工作效率,同时也增加了安全隐患。因此,通过施加控制作用来消除吊重的摆动对于工程实践来说是十分有价值的。本文以桥式起重机作为研究对象,对桥式起重机吊重系统的减摆控制进行了研究,主要研究内容如下:（1）桥式起重机吊重系统的动力学建模。简化桥式起重机模型,利用拉格朗日方程分别建立桥式起重机的球摆、单摆、和双摆三类吊重系统的非线性动力学模型。（2）桥式起重机吊重系统的动力学分析。选取单摆和双摆两类吊重系统作为研究对象,对非线性系统以小角度假设在操作点附近进行线性化;通过Matlab/Simulink软件对未施加控制的开环系统在不同工况进行仿真分析,根据影响吊重摆动的不同系统因素,得到吊重的摆动规律,验证所建模型的准确性。（3）桥式起重机单摆吊重系统的减摆控制器设计。选取单摆吊重系统作为研究对象,基于其线性化后的动力学方程,得到系统的状态空间方程,对系统能控性和能观测性进行分析;分别采用基于极点配置的状态反馈和线性二次型最优控制方法,对桥式起重机单摆吊重系统的减摆控制器进行设计,采用极点配置的方法对系统的状态观测器进行设计,并通过Matlab/Simulink软件对减摆控制系统进行仿真分析,验证所设计控制器的有效性。（4）桥式起重机双摆吊重系统的减摆控制器设计。选取双摆吊重系统作为研究对象,基于其非线性的动力学方程,利用Backstepping思想对桥式起重机双摆吊重系统的减摆控制器进行设计;通过李雅普诺夫稳定性理论对系统的稳定性进行分析,并通过Matlab/Simulink软件对减摆控制系统进行仿真分析,验证所设计控制器的有效性。（5）减摆控制实验平台的搭建与实验。利用Solidworks软件对实验平台机械结构进行设计并进行加工;对硬件设备进行选型和连接;利用Lab VIEW软件对减摆控制程序进行设计;利用设计的减摆控制实验平台开展减摆控制实验,验证设计减摆控制实验平台的控制效果。
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