基于改进果蝇优化算法的塔机自适应滑模控制研究

作     者：何育民 韩莹 周晶 HE Yumin;HAN Ying;ZHOU Jing

作者机构：西安建筑科技大学机电工程学院陕西西安710055 

出 版 物：《工程设计学报》 (Chinese Journal of Engineering Design)

年 卷 期：2023年第30卷第3期

页      面：271-280页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(519705449) 陕西省秦创原“科学家+工程师”队伍建设项目(2022KXJ032) 

主　　题：塔机 负载摆动 扩张状态观测器 果蝇优化算法 自适应滑模控制 

摘      要：针对部分工况下塔机负载摆角直接测量困难、系统滑模控制器抖振明显以及控制器参数调节复杂等问题,提出了一种基于改进果蝇优化算法的塔机自适应滑模控制方法。首先,根据拉格朗日方程,得到了塔机单摆系统的动力学模型。然后,设计了线性扩张状态观测器,用于观测塔机负载摆动状态,并将观测结果反馈到自适应滑模控制器中;在构造滑模面时,采用双曲正切函数代替常用的符号函数以增加其连续性,从而减小抖振。最后,改进了果蝇优化算法的寻优策略及搜索半径,并对自适应滑模控制器的参数进行了优化。结果表明,所设计的线性扩张状态观测器跟踪观测塔机负载摆角的收敛速度较快且跟踪误差小于1.3%;经改进果蝇优化算法优化后的自适应滑模控制器不仅对负载摆动有较好的抑制作用,而且具有较强的抗干扰性和鲁棒性。所提出的控制方法可在实现精确定位的同时有效避免塔机负载摆动带来的安全隐患,保障工人的安全和工程的顺利开展。