港口集裝箱吊車的建模與模糊控制





摘  要





集裝箱貨運(yùn)的發(fā)展，對其裝卸速度和安全性要求也越來越高。集裝箱吊具搖擺是影響裝卸速度主要原因之一，減小和防止集裝箱及吊具的搖擺是提高集裝箱起重機(jī)裝卸效率的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的控制理論中，對某一對象的自動(dòng)控制，必須對該對象建立精確的數(shù)學(xué)模型，而集裝箱起重機(jī)裝卸集裝箱的運(yùn)行過程是一個(gè)復(fù)雜的非線性過程，很難對系統(tǒng)建立精確的數(shù)學(xué)模型，因此采用傳統(tǒng)的控制理論來對其進(jìn)行控制具有相當(dāng)大的難度。本文用模糊控制方法來實(shí)現(xiàn)防搖控制。



    本文首先對港口集裝箱吊車系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，描述了集裝箱吊車載貨運(yùn)行的動(dòng)態(tài)特性。接著，簡單地介紹了模糊控制的基本原理，并針對集裝箱起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性，提出了應(yīng)用于集裝箱起重機(jī)防搖的模糊控制器的設(shè)計(jì)原則和方法。對于考慮小車運(yùn)動(dòng)和吊重?cái)[動(dòng)的模糊防搖控制方案，控制器的輸入一般只取兩個(gè)輸入變量，由于沒有考慮位置和擺角的變化，導(dǎo)致控制精度較差。本文對控制器的輸入取四個(gè)變量，但控制器仍然設(shè)計(jì)成二維的，這樣既提高了控制精度，又簡化了計(jì)算過程。最后利用Matlab/Simulink中的模糊工具箱來設(shè)計(jì)仿真模型和及時(shí)仿真，通過分析仿真結(jié)果和調(diào)整一些關(guān)鍵參數(shù)可以提高防搖效果。



關(guān)鍵詞：集裝箱起重機(jī)，防搖，模糊控制，仿真