桥式取料机的建模与控制方法研究

论文摘要

桥式取料机是一种大跨度工程机械,在实际生产中脱轨事故经常发生,严重影响生产效率和生产的安全进行,因此保证大跨度工程机械的同步行走就显得非常重要。本文的目的是通过对桥式取料机的分析,得到基于实际要求的最优控制规律,使其对这种大跨度的工程问题有借鉴意义。大跨度工程机械两端同步行走是一个重要的技术问题。本文以桥式取料机为例,通过对桥式取料机脱轨问题进行深入的分析,找到了取料机脱轨的原因；建立了桥式取料机同步控制系统的数学模型,用实验数据对模型中的参数进行了辨识,并且对系统进行了离散化,在此基础上分别对连续同步控制系统和离散同步控制系统进行了性能分析；分别讨论了此类大跨度同步控制中的几个重要的理论问题,即首先根据工程实际确立基于时间最优的控制规律,其次对基于位置差最优和时间-位置差最优的最优控制规律进行了求解。最后,对所求的控制规律进行了仿真,并通过实验与计算机仿真进行了对比分析,验证了数学模型的正确性。基于时间最优的控制规律已被成功的用于实际生产。本文的工作为深入认识大跨度同步控制过程,进一步完善此类控制系统的性能提供了重要的依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题提出的背景
• 1.2 经典控制理论的发展现状
• 1.2.1 经典控制理论的局限
• 1.3 现代控制理论的发展现状
• 1.3.1 现代控制理论的现状及特点
• 1.3.2 现代控制理论未来的发展
• 1.4 最优控制理论的发展现状
• 1.4.1 最优控制理论的基本思想
• 1.4.2 最优化技术
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 控制系统的分析与建模
• 2.1 桥式取料机脱轨问题分析
• 2.1.1 取料机及其工作过程
• 2.1.2 取料机脱轨问题分析
• 2.2 取料机控制系统建模及参数辨识
• 2.2.1 模型描述形式
• 2.2.2 数学模型的建立
• 2.2.3 基于最小二乘方法的参数辨识
• 2.2.4 同步控制的数学表述
• 2.3 数学模型的验证
• 第3章 系统性能分析
• 3.1 连续系统的性能分析
• 3.1.1 稳定性分析
• 3.1.2 能控性和能观测性分析
• 3.2 取料机系统离散化
• 3.2.1 离散化问题的提出
• 3.2.2 三点假设
• 3.2.3 连续时间系统的离散化
• 3.3 线性离散系统的分析
• 3.3.1 线性离散系统的分析方法
• 3.3.2 离散系统的性能分析
• 第4章 最优控制规律求解
• 4.1 理论推导
• 4.2 时间最优控制
• 4.2.1 系统不允许电机反转
• 4.2.2 系统允许电机反转
• 4.3 位置差最优控制
• 4.3.1 系统不允许电机反转
• 4.3.2 系统允许电机反转
• 4.4 时间-位置差最优控制
• 4.4.1 系统不允许电机反转
• 4.4.2 系统允许电机反转
• 第5章 系统的最优控制仿真
• 5.1 Simulink主要模块介绍及设置
• 5.2 系统模型仿真
• 5.2.1 原始系统仿真
• 5.2.2 加入反馈控制的系统仿真
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢