基于T-S模型的旋轉式起重機穩鉤保性能控制
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4 旋轉式起重機穩鉤的保性能控制器的設計及仿真
4．1 保性能控制器設計
考慮到旋轉式起重機系統的不確定因素主要為繩子的長(cháng)度l和貨物的重量m。另外，當l和m變化時(shí)，在0°處線(xiàn)性化模型參數變化范圍更大。選擇：
式中：I4表示4階的單位矩陣。
對于旋轉式起重機系統，主要目標是盡量減小其擺動(dòng)的角度和位移偏差，因而選取加權陣為：
當初始狀態(tài)x(0)=[0．2，0，0，0]T時(shí)，利用LMI求解的優(yōu)化問(wèn)題可得性能指標的上界J’=6．334 32和保證這一性能的PDC結構的模糊控制器的狀態(tài)反饋增益矩陣：
4．2 仿真
采用給出的保性能控制律，分別針對貨物的質(zhì)量波動(dòng)和繩長(cháng)的尺寸偏差這兩種不確定情況以及外界干擾，對旋轉式起重機進(jìn)行了仿真。系統初始值如前所述。
從圖1～圖4可以看出，貨物在7 s之內結束搖擺狀態(tài)，角度變?yōu)榱??？梢?jiàn)，這種方法比文獻中相同條件下最少8 s的穩鉤時(shí)間還要短，很快抑制了搖擺，而且旋轉式起重機在貨物質(zhì)量波動(dòng)為±25％，繩長(cháng)在±25％時(shí)，響應曲線(xiàn)幾乎是重合的，擺動(dòng)角度很快達到了零，所以這種控制器不但具有很好的穩鉤效果，而且具有很強的魯棒性。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/162086.htm
圖1和圖2中，虛線(xiàn)、實(shí)線(xiàn)、劃線(xiàn)分別表示正常、80％、120％貨物載荷的狀態(tài)響應。圖3和圖4中虛線(xiàn)、實(shí)線(xiàn)、劃線(xiàn)表示正常、80％、120％繩長(cháng)的狀態(tài)響應。
為了驗證其魯棒性，可以在30 s時(shí)加一個(gè)干擾，得到的結果如圖5和圖6所示，在解除干擾后3 s內回復原位，并且有很少的超調量，位置和角度只經(jīng)過(guò)一個(gè)非常短時(shí)的變化且變化平緩。仿真結果表明，這種控制器對外界的干擾有很強的抗干擾性能。
5 結語(yǔ)
基于T-S模型的保性能控制有很強的魯棒性，分析了基于T-S模型的保性能控制的設計方法，把它轉化為解一系列矩陣不等式(LMI)的問(wèn)題，得出最優(yōu)的反饋矩陣。把這種控制方法應用在旋轉式起重機的系統上，分別對質(zhì)量波動(dòng)和繩長(cháng)波動(dòng)以及外界干擾做了仿真。仿真結果表明，這種方法能使系統具有很好的穩定性，同時(shí)還能保住系統的一些固有性能。
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