基于滑模自抗扰控制的变绳长塔机防摆控制

作     者：王祥 陈志梅 邵雪卷 张井岗 WANG Xiang;CHEN Zhi-mei;SHAO Xue-juan;ZHANG Jing-gang

作者机构：太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024 

出 版 物：《机电工程》 (Journal of Mechanical & Electrical Engineering)

年 卷 期：2023年第40卷第3期

页      面：444-451页

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：山西省重点研发计划资助项目(202102020101013) 山西省自然科技研究基金资助项目(201901D111263) 太原科技大学博士研究基金资助项目(20202070) 

主　　题：塔式起重机 滑模自抗扰控制 滑模控制 线性扩张状态观测器 非线性误差反馈控制律 鲁棒性 

摘      要：塔式起重机在实际应用中,由于绳长的变化会加剧负载(货物)的摆动,使得货物很难被快速、准确地运输到指定的位置。因此,为了对塔式起重机负载进行精确定位及防摆控制,提出了一种基于滑模自抗扰控制(SM-ADRC)的变绳长塔机防摆控制方法。首先,根据拉格朗日方程得出了系统的动力学方程,并依据动力学方程将系统分为了变幅、回转、提升3个子系统,并对每个子系统分别设计了线性扩张状态观测器(LESO),观测和补偿了对应回路中因参数变化、系统耦合及外界因素引起的未知总干扰;然后,结合滑模控制(SMC),设计了带有干扰补偿的非线性误差反馈控制律;最后,在MATLAB/Simulink中,在快速性、鲁棒性方面,对比分析了滑模控制方法与滑模自抗扰控制方法的控制性能。研究结果表明:相比于滑模控制方法,滑模自抗扰控制方法对塔机防摆控制时间缩短了25.5%,并且该方法不仅可以提高塔机的快速响应性能,而且具有较强的鲁棒性和自适应性,可以对塔式起重机负载进行精确定位及有效的防摆控制。