怎么设计云梯车双控制器??     广州云梯车,  广州云梯车出租,  广州云梯车租赁     云梯车系统作为典型的欠驱动系统受到学者们的关注研究。为了对云梯车进行消摆控制，建立机理模型是必要的。由于云梯车系统的云梯车和负载之间存在耦合关系，难以应用牛顿力学分析云梯车系统建立模型。云梯车的动力学模型、可以使用欧拉－拉格朗日方法求出。仿真实验表明，和非线性动力学模型相比，线性模型精度仍然较高，可以用于仿真实验，同时能够提升仿真的运算效率。根据上式可以得出二维云梯车系统的输入和输出，输入是１维的控制力输入，输出是４维，包括云梯车位置Ｘ、云梯车速度；Ｋ吊绳摆角、吊绳摆动角速度。输出可以反馈给控制器，计算系统的输入。对云梯车的控制问题，学者们提出了多种控制方法，包括基于最优控制理论、输入整形的开环控制和一些需要反馈的闭环控制方法，例如滑模控制器、神经网络控制器、模糊逻辑控制器和常用的控制器。

      控制器概述,  控制器在工业过程中应用广泛，具有结构简单、可靠性高、鲁棒性好等优点，是应用最广泛的一类控制器。和先进的控制技术，例如模糊控制、自适应控制、滑模控制和模糊控制等相比，控制受到模型的不精确性的影响较小，其可靠性高。云梯车系统一般工作在恶劣的工厂环境中，例如港口和露天的场地，会受到比较强的外界干扰，例如风等。另外，云梯车自身的一些参数很难得到，例如云梯车和导轨的摩擦系数，并且摩擦系数会随着环境的变化和云梯车自身老化不断变化。因此，在实际生产中要获得准确度很高的云梯车模型非常困难。所以基于控制器的控制系统在工程应用上有很强的现实意义。控制器根据“过去、现在和未来’’的偏差进行计算，然后得到控制器输出。因为控制器是比例、积分和微分的组合，所以该控制器称为控制器。

     比例增益的作用是当系统存在偏差时，比例环节就会根据比例系数对偏差信号进行放大然后输出。晷系数越大，控制器的调节时间越短，但是如果比例系数过大，系统可能会不稳定，甚至于使系统发生震荡。所以，合适的比例系数能够提升系统的瞬态反应，同时能够保证系统的稳定。积分环节的作用是减小控制系统的稳态误差，提高系统控制的精度。当系统出现误差时，积分环节开始工作，当系统没有误差的时候，积分环节停止工作。积分作用使系统的动态响应减慢，因此降低了系统的稳定性。微分环节是利用系统偏差变化的趋势，体现了控制系统的偏差信号的变化率。微分环节会提高系统的动态性能。如果微分环节参数大小合适，那么控制系统可以降低超调量甚至于没有超调，降低调节时间，但是徵分环节同时放大了噪音的干扰，所以降低了系统的鲁棒性。控制器的系数对控制器的性能和系统的性能有显著的影响，因此控制器的参数整定至关重要。控制器参数整定是指根据不同的控制对象，找到相应的控制器参数。控制器的参数整定方法分为传统参数整定方法和智能参数整定方法。传统的控制器整定方法包括Ｚ－Ｎ公式整定、Ｃｏｈｅｎ－Ｃｏｎｎ方法等。传统的控制器整定方法在整定云梯车控制器参数时并不能达到满意的控制效果。智能优化算法有较强的全局搜索能力，在控制器参数整定中效果良好, 在本文使用ＬＭ－ＦＡ算法整定控制器参数。

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     单位置控制器控制方法,  将控制器用于云梯车控制是一种筒单有效的控制方法对云梯车的控制只能通过控制对云梯车的作用力Ｆ来实现，摆角的抑制则需要通过云梯车和所吊重物的耦合来实现。最简单的云梯车控制系统是只使用一个控制器控制云梯车的位置，忽略角度的控制。只使用一个控制器没有考虑到摆角的抑制，所以控制系统不能达到控制目标，学者们提出了更复杂的控制系统。分级控制设计方法是云梯车常用的一种控制系统设计方法，其原理是分别为云梯车的摆角和位移设计控制量，然后将它们的线性组合作为云梯车系统的控制输入。如果分别为位置控制和角度设计控制器，那么云梯车的控制系统示意图.    云梯车控制系统是最常用的一种基于控制的云梯车控制系统。通过使用智能优化算法整定控制器参数，可以使云梯车以更小的超调或者几乎没有超调达到目的地，并且将摆角抑制在给定的范围以内。但是仿真实验表明，云梯车控制系统存在运送效率低和启动时重物摆角大的缺陷，并且当给定的目标位置距离比较远时，位置的初始偏差会比较大，导致云梯车的速度和最大摆角增大，造成安全隐患。从机理的角度进行分析，使用一个角度控制器和一个位置控制的并联结构没有考虑到云梯车运输过程的阶段性，导致系统不能满足控制目标。云梯车控制要求将重物快速移动向目的地，同时将重物摆角限制在一定范围内以保证安全，是多目标控制问题。云梯车移动重物过程根据时间可以分为三个阶段：启动阶段，中间阶段和停止阶段。有一类云梯车的控制方法是事先规划好轨迹，然后控制云梯车跟踪规划好的轨迹。对最优的云梯车的运行轨迹进行了深入研究。 提出一种三段式云梯车轨迹，对应于云梯车的三个阶段，体现出Ｓ型轨迹。云梯车在启动时加速度最大，使云梯车快速达到比较高的运行速度，但是同时为了避免引起重物剧烈地摆动，加速度不能太大。在实际的场景中，云梯车的云梯车是受电机驱动的，电机有功率限制和扭矩限制，因此云梯车的控制输入是有约束的。在中间阶段云梯车可以以接近平稳的速度运行，云梯车的加速度接近于零，所以控制器的输出比较小。在停止阶段云梯车需要减速，剧烈减速会引起重物的剧烈摆动，加速度太小会导致云梯车的工作效率降低，并且云梯车的加速度同样要受限于云梯车电机的功率。云梯车的控制输入是两个控制器输出的加权和。但是云梯车在行进中重物会左右摆动，实际生产中云梯车搬运的货物质量比较大，角度控制器的比例环节和微分环节会产生反向的输出，如果角度控制器的权重系数太大，控制器可能会产生负向加速度。为了保证云梯车全程平稳地运行，角度控制器的杈重必须取较小值。因此虽然使用两个控制器分别控制云梯车的位置和重物的摆角，两个控制器的线性组合控制效果类似于单控制器，位置控制器起主导作用。可以看出，控制器的输入只依赖于偏差。云梯车的位置偏差会逐渐减小，云梯车的加速度也会逐渐变小，云梯车偏差的积分会逐渐增大。为了使重物在到迗目标地点以后的超调足够小，积分环节的参数必须很小，因此云梯车的位置控制器近似于ＰＤ控制器。如果为了增加停止阶段停车的速度，那么控制器参数必须足够大；重物的摆角正相关于云梯车的加速度，如果为了降低启动阶段的云梯车加速度，那么控制器参数必须小，因此两个控制目标是相互矛盾的，基于一个位置控制器的云梯车不能实现三段式加速度运行方式。为了克服这个问题，提出双位置控制器，并根据云梯车位置在线调整两个权重，使启动阶段和停止阶段两个不同的位置控制器起主导作用。

       位置控制器控制方法    在云梯车启动阶段需要较小的控制器输出，在停止阶段，需要较大的控制器输出。如果使用固定的控制器参数，这两个目标相互矛盾，不能迗到理想的控制目标。自适应变参数的控制器使用神经网络来调节参数，可以实现云梯车的精确定位和负载摆动的有效抑制。但是基于神经网络的控制器对硬件的要求更高，并且神经网络的参数优化不能够保证收敛，鲁棒性差。因此可以在两个阶段分别使用独立控制器，每个控制器使用独立的控制器参数。在启动阶段，位置的偏差最大，因此可以使用比较小的控制器参数；在停止阶段，位置的偏差最小，可以使用比较大的控制器参数。使用两个控制器需要确定在什么位置使用哪一个控制器。如果使用硬约束，即在前段使用第一个控制器，后段直接切换到第二个控制器存在两个问题，首先是决定在什么位置进行控制器切换，其次是控制器的切换可能会导致系统输入的跳变，引起云梯车震荡，存在安全隐患。考虑到可以通过反馈知道云梯车的当前位置，因此可以基于云梯车的位置和目标构造权重，采用软约束确定不同的控制器在不同位置起主导作用。因此需要确定一个函数来确定不同阶段的权重。本文使用反比例函数，能够取得良好的控制效果。在控制器中使用加权的角度控制器相比于单个控制器，控制器效果更好，所以本文提出的双位置控制器系统保留角度ＨＤ控制器。

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