论文研究-高空作业平台广义预测自适应控制及联合仿真.pdf

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为减少工程车辆控制系统开发周期和成本,以某型54m高空作业平台电液比例调平系统为研究对象,利用ADAMS软件建立作业机构多体动力学模型;采用AMESim软件建立电液比例调平系统模型;通过MATLAB/Simulink设计,采用改进的广义预测自适应控制的闭环控制器;以AMESim作为主仿真环境,通过软件接口将多体动力学模型和控制系统模型集成到AMESim中进行联合仿真。仿真结果表明,闭环控制器较常规PID控制器具有良好的动态特性,对模型失配和负载扰动表现出更强的适应性和鲁棒性,同时也证明了联合仿真的有效性。
3832 计算机应用研究 文改进的广义预测自适应控制进行仿真,得到的结果如图4和为r(t)=1.0sin2πt,负载扰动为10sin(0.2πt),高频测量噪声 5所示。 为5sin200不同搾制策略下的跟踪曲线(图5)。 表1联合仿真参数表 如图5所示,闭环控制器作用下系统不论在哪个阶段都有 序号 参数名称 数值 良好的跟踪效果,而采用常规PID控制系统动态响应慢,且在 系统工作压力/Mpa 峰值位置有较大的误差。 定量泵排量/ml/r 调平油缸最人行程/m 0 4结束语 凋平汨缸活塞/活塞杆直径/mm125/63 5电液比例伺服阀固有频率,/as30 本文研究了高空作业平台电液比例调平系统的动态特性 电液比例伺服阀阻尼比E 0.8 及小刚度机械机构在外界扰动作用下引起的模型失配对电液 7 等效负载质量m/k 调平链轮分度圆直径d/mm 160 比例调平系统产生的影响,利用 ADAMS、 AMESIm和MAT 9 延迟环节增益k LAB/ Simulink三种工程仿真软件各自的优势和软件接口技术, 10 延迟坏节时间常数r 0.5 构建了凋平系统综合仿真平台,实现了系统的联合仿真;针对 级臂长度/m 本文研究内容对广义预测自适应控制进行改进以符合系统特 级臂长度/m 点。仿真结果表明,相对常规PID控制,采用广义预测自适应 单节伸缩臂长度/m 12.5 14 折臂机构总质量/kg 3450 控制使得调平系统动态性能得到了明显改善,冋时说明不文采 用的控制策略、联合仿真的算法是有效的,为工程机械相关领 域进一步研究提供了参考。 参考文献 [1] ZHANG Jian-gang, HUANG Da-gui, LU Chao-shuang. Research on dynamic model and control strategy of auto-leveling system for vehicle borne platform [C//Proc of IEEE International Conference on d Automat ion. 2007.973-977 0U.5 522.533.54 0.250.50.7511.251.51.752 [2]滕辉,高空作业车巳液自动调平系统的研究[D].杭州:浙江大 (1)给定阶跃信号,(2)采用改进的广义预(1)给定曲线(2)未加任何控制器下跟 测自适应控制下的系统阶跃响应,③3)米踪曲线(3)采用常规PID控制下跟踪曲 学,2003 常规PID控制下的系统阶跃响应 线(4)采用改进的广义预测白适应控制 [3]陈黎卿,郑泉,陈无畏,等,基于 ADAMS和 Simulink联合仿真的主 图4不同控制方式下的 器下跟踪H线 系统动态响应 图5不同控制方式下的跟踪曲线 动悬架控制[J.农业机械学报,2007,38(4):12-16 [4]陈修龙,邓昱,赵永生.五自由度并联杌床虛拟样机建模与仿真 如图3所示,二级臂从A~B点回转过程中,作业平台相 [J].农业机械学报,208,39(1):155-159 对于水平面的倾斜角等于二级臂的转角α(假设平台与二级臂[5]蒋余芬,朱纪洪,刘世前,等基于协司仿真的柔性机翼动力学建 为刚性连接)。电液比例调平系统就是通过跟随转角α来调 模及应用门.汁算机应用研究,200724(5):231-23 节平台至水平,调平系统的跟随动态响应性能直接影响着作业6 KNOHL T,XUWM, UNBEHANER H. ndirect adaptive dual con 平台的平稳性。假设二级臂以等角速度o=3rad/s回转,作 trol for Hammerstein systems using ANN[ J. Control Engineering 业平台负载扭矩T=1000NM Practice,2003,11(4):377-385 比较图4中曲线可以看出,在采用常规PD控制的情况 [7]张云,刘红波,贾磊.一阶系统预测門D控制器鲁棒稳定性分祈 J|.计算机应用研究、2008,25(5):1357-1360 下,系统岀现了超调和振荡,振幅在±0.5°范围内,作业平台小 8]李平,李刚,孟令柏.双重控制系统的广义预测控制[J].中南工业 幅振荡。采用本文所述改进广义预测自适应控制后,系统振荡 大学学报:自然科学版,2003,34(4):386-389 和超调被抑制了,而且系统的动态响应明显加快。 [9 MILLER R M, SHAH S L, WOOD R K, et al. Predictive PID[J 为了进一步证明控制策略的可行性,比较在给定控制信号 Trans on ISA,1999,38(1):11-23 (上接第3829页) [6]张贤达,矩阵分析与应用[M].北京:清华大学出版社,2004: 参考文献: 214-220,456-493 [7 HSIAO S F, DELOSME J M. Parallel singular value decomposition of [1 EDFORS O, Van de BEEK JJ, WILSON S K, et al. OFDM channel complex matrices using multidimensional CORDIC algorithms J estimation by singular value decomposition[ J]. IEEE Trans on IEEE Trans on Signal Processing, 1996, 44(3): 685-697 Communications, 1998. 46(7): 931-939 18 LIM H, SWARTZLANDER E E. Multidimens ional systolic arrays for [2]曾孝平,赵铁军,韩庆文,基子信号噪声子空间的ODM信道估 multidimensional DFTs[C//Proc of IF FF. International Conference [冂.重庆大学学报,2007,30(9):80-83 on Acoustics, Speech, and Signal Processing. 1996: 3276-3279 3 HE MKUMAR N D. A systolic VLSI architecture for complex SVD [9] HEMKUMAR N D, CAVALLARO J R. Efficient complex matrix [DJ. Houston: Department of E lectrical and Computer Engineering transformations with CORDIC [C]//Proc of the 1lth Symposium on Rice University, 1991 Computer Arithmetil. 1993 [4] GOLUR G H, Van LOAN C F. Matrix computat ions[ M]. Baltimore [103 LANG I', ANTELO E. CORDIC vectoring with arbitrary target value Johns Hopkins University Press, 1996: 426-461 [J. IEEE Trans on Computers, 1998, 47(7): 736-749 [5] MA Wei-wei, KAYE M E, LUK D M, et al. An FPGA-based singu- [11. CAVALLARO JR, KELEHER M P, PRICE R H. VLSI implementa lar value decomposition processor[ C]//Proc of Electrical and Com tion of a cordic SvD processor[ D]. UniveIsity Microelectronics Sym uter Engineering. 2006: 1047-1050 posIum,1989:256-260

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2019-07-22
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