利用直接的轉換方法對旋轉式起重機位移的建模和優(yōu)化控制[外文翻譯].rar
利用直接的轉換方法對旋轉式起重機位移的建模和優(yōu)化控制[外文翻譯],附件c：譯文 利用直接的轉換方法對旋轉式起重機位移的建模和優(yōu)化控制kazuhiko terashimaa，*，ying shena，ken’ichi yanob日本豐橋技術學院的產(chǎn)品系統(tǒng)設計學院和日本岐阜大學機械系統(tǒng)設計學院摘要本論文提供了一種對旋轉式起重機中三維空間運動的載荷的自由擺動的開環(huán)控制方法。為了減小載荷在移...
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利用直接的轉換方法對旋轉式起重機位移的建模和優(yōu)化控制
Kazuhiko Terashimaa，*，Ying Shena，ken’ichi Yanob
日本豐橋技術學院的產(chǎn)品系統(tǒng)設計學院和日本岐阜大學機械系統(tǒng)設計學院
摘要
本論文提供了一種對旋轉式起重機中三維空間運動的載荷的自由擺動的開環(huán)控制方法。為了減小載荷在移動過程中由于離心力而產(chǎn)生的擺動以及移動后載荷的殘余擺動，我們提供了一種優(yōu)化控制的方法。我們發(fā)現(xiàn)當載荷沿直線移動的時候控制效果是最佳的。“STT”方法就是看作載荷在坐標系下隨著起重機的移動以及動臂的運動而沿著從起點到終點的線性軌跡運動，采用DFP(Davidon–Fletcher–Powell)這種優(yōu)化控制方法可以很好的控制繩索的長度變化，從而可以實現(xiàn)對載荷的最短時間控制。把這種最短時間控制看成預成形控制，這可以有效的控制變形，通過進一步的仿真和實驗證明利用STT模型可以有效的消除由于離心力的影響而帶來的載荷擺動。
關鍵字：起重機，建模，非線性優(yōu)化控制，擺動控制，DFP方法，最短時間控制
一 緒論
旋轉式起重機最基本的運動就是旋轉，動臂的轉動和載荷的起升。載荷的移動就是靠這些運動的合成來實現(xiàn)的。利用起重機可以把載荷移動到工作范圍的任何一個位置。因此，旋轉式起重機被廣泛的應用在工廠，建筑基地，海港周圍等等。旋轉式起重機的一個主要缺點就是難于對載荷的運動進行控制，這是由于旋轉運動產(chǎn)生的離心力使得載荷產(chǎn)生了搖擺。
目前，已經(jīng)有過許多關于控制旋轉式起重機載荷搖擺問題的研究，在起重機研究的早期，主要研究簡單的線性運動，Beestow (1969) 和 Sakawa and Shindo (1982)應用開環(huán)的方法使載荷可以停在移動過程中的任何一個位置。在最近的幾年，為了提高起重機在工業(yè)生產(chǎn)中的應用，對載荷搖擺的研究越來越廣泛了。Lahres, Aschemann, Sawodny, 和 Eberhard應用反饋法來控制載荷的旋轉。Takagi and Hidezaku (1998)應用獲得－預定的補償裝置，基于LMI（線性矩形不等式）計算吊重索的長度來控制載荷的搖擺。在開環(huán)控制(Klosinski, 2005; Singer & Seering, 1990;Singhose, Porter, Keniso, & Kriikku, 2000)的基礎上通過輸入形狀來控制終點的擺動更是一種眾所周知的并且也很實際的方法。然而，在所以的這些研究中，沒有任何一個研究人員把載荷運動過程中產(chǎn)生的轉動和動臂的轉動考慮在內(nèi)，他們研究的都是線性的運動。Yamazaki, Itoh, and Hisamura(1978)提供了一種不考慮離心力的假設載荷作線性運動方法。這種方法使得起重機的頂端和載荷在起重機動臂旋轉的同時沿著X-Y坐標線性運動。雖然這種控制方法不是最佳的，可這畢竟是一種讓吊繩有固定長度的簡化了的做線性運動的起重機模型。進一步考慮，從實際的計算次數(shù)來看，把載荷看作線性移動的計算并不復雜(Shen, Terashima,& Yano, 2002; Yamazakietal, 1978)。
利用直接的轉換方法對旋轉式起重機位移的建模和優(yōu)化控制
Kazuhiko Terashimaa，*，Ying Shena，ken’ichi Yanob
日本豐橋技術學院的產(chǎn)品系統(tǒng)設計學院和日本岐阜大學機械系統(tǒng)設計學院
摘要
本論文提供了一種對旋轉式起重機中三維空間運動的載荷的自由擺動的開環(huán)控制方法。為了減小載荷在移動過程中由于離心力而產(chǎn)生的擺動以及移動后載荷的殘余擺動，我們提供了一種優(yōu)化控制的方法。我們發(fā)現(xiàn)當載荷沿直線移動的時候控制效果是最佳的。“STT”方法就是看作載荷在坐標系下隨著起重機的移動以及動臂的運動而沿著從起點到終點的線性軌跡運動，采用DFP(Davidon–Fletcher–Powell)這種優(yōu)化控制方法可以很好的控制繩索的長度變化，從而可以實現(xiàn)對載荷的最短時間控制。把這種最短時間控制看成預成形控制，這可以有效的控制變形，通過進一步的仿真和實驗證明利用STT模型可以有效的消除由于離心力的影響而帶來的載荷擺動。
關鍵字：起重機，建模，非線性優(yōu)化控制，擺動控制，DFP方法，最短時間控制
一 緒論
旋轉式起重機最基本的運動就是旋轉，動臂的轉動和載荷的起升。載荷的移動就是靠這些運動的合成來實現(xiàn)的。利用起重機可以把載荷移動到工作范圍的任何一個位置。因此，旋轉式起重機被廣泛的應用在工廠，建筑基地，海港周圍等等。旋轉式起重機的一個主要缺點就是難于對載荷的運動進行控制，這是由于旋轉運動產(chǎn)生的離心力使得載荷產(chǎn)生了搖擺。
目前，已經(jīng)有過許多關于控制旋轉式起重機載荷搖擺問題的研究，在起重機研究的早期，主要研究簡單的線性運動，Beestow (1969) 和 Sakawa and Shindo (1982)應用開環(huán)的方法使載荷可以停在移動過程中的任何一個位置。在最近的幾年，為了提高起重機在工業(yè)生產(chǎn)中的應用，對載荷搖擺的研究越來越廣泛了。Lahres, Aschemann, Sawodny, 和 Eberhard應用反饋法來控制載荷的旋轉。Takagi and Hidezaku (1998)應用獲得－預定的補償裝置，基于LMI（線性矩形不等式）計算吊重索的長度來控制載荷的搖擺。在開環(huán)控制(Klosinski, 2005; Singer & Seering, 1990;Singhose, Porter, Keniso, & Kriikku, 2000)的基礎上通過輸入形狀來控制終點的擺動更是一種眾所周知的并且也很實際的方法。然而，在所以的這些研究中，沒有任何一個研究人員把載荷運動過程中產(chǎn)生的轉動和動臂的轉動考慮在內(nèi)，他們研究的都是線性的運動。Yamazaki, Itoh, and Hisamura(1978)提供了一種不考慮離心力的假設載荷作線性運動方法。這種方法使得起重機的頂端和載荷在起重機動臂旋轉的同時沿著X-Y坐標線性運動。雖然這種控制方法不是最佳的，可這畢竟是一種讓吊繩有固定長度的簡化了的做線性運動的起重機模型。進一步考慮，從實際的計算次數(shù)來看，把載荷看作線性移動的計算并不復雜(Shen, Terashima,& Yano, 2002; Yamazakietal, 1978)。
