文 献 综 述

一.课题研究背景及意义

桥式起重机作为一种重要的现代化的搬运机械，是实现物料搬运、减轻体力劳动的重要设备，其方便快捷、占地面积小、省时省工、载重量大、结构简单，被广泛应用在港口、厂房等多个领域。然而起重机在作业过程中，小车的加、减速与负载的提升动作以及风力、小车与轨道之间的摩擦都极易引起吊重的摆动，这不仅会延长了吊重的定位时间，还降低了大小车的定位精度，在一些严重的情况下会造成安全生产事故的发生。在吊物摆动时，操作人员必须停止操作来等待摆动自然消除，在有些情况下不得不通过工人手动抑制吊物的摆动，这就使运输过程中的危险性急剧增加。随着经济全球化的发展，起重机作为重要的搬运工具也正向着大型化、大参数发展，大幅提高了起重机机构的运行速度和提升高度。因此，起重机在运行过程中的摆动程度加剧，起重机的吊重摆动和定位问题变得突出起来。

起重机的防摆方式经历从人工防摆、机械防摆到现在流行的电子防摆，但其中很多结构复杂、设备太多、维修保养费用高，存在诸多问题。目前，主要机械式防摆，机械电子防摆，电子防摆。从发展趋势看，电子防摆已经成为起重机防摇的主要研究方向。有基于输入整形的开环控制系统、传统控制防摆策略和智能控制系统。利用迷糊控制防摆的主要原理是模仿司机的操作经验。但是研究成果大多是仿真实验，应用于实际的案例较少，发展前景巨大。

本课题以此为背景，以桥式起重机为研究对象，了解桥式起重机消摆控制的研究背景和意义，了解桥式起重机消摆控制的研究现状和趋势，研究其现状和发展趋势，利用拉格朗日运动方程推导出桥式起重机的数学模型，基于上述数学模型选择合理的控制方案，设计控制器并构建控制系统，利用Matlab/Simulink软件对该系统进行比较仿真分析，并对未来提出展望。

二.发展趋势及研究现状

近几年来，国内外很多学者对桥式起重机的定位与防摆控制作了大量的研究工作：自适应控制^【1】、增益调节^【2】、状态反馈调节^【2】、最优控制^【3】、Lyapunov 稳定性理论^【4】等等。这些控制算法往往都依赖于起重机的数学模型，控制系统的状态向量的选择及初始状态都对控制性能有很大的影响，适应能力不是很强。

实际系统因为存在复杂性、非线性、时变性、不完全性和不确定性等，一般无法获得准确的数学模型;在研究这类系统时，必须提出并遵循一些比较苛刻的假设，而在这些假设在应用时经常与实际不相吻合;对于有些复杂的和包含不确定性的对象，由于无法解决一些建模问题，所以根本不能用传统数学模型来表示;为了提高性能，传统控制理论有可能变得非常复杂，从而增加了控制设备的初始投资和维修费用，降低了系统的可靠性。

从实质来讲，模糊控制是通过模拟人脑模糊思维的方法,从而实现被控系统的控制。所谓的模拟人脑思维,简单的来说就是将人工实践经验通过模糊语言的形式加以总结和描述,产生了一系列的模糊控制规则,再以模糊推理,将输入量转换为模糊控制输出量这样的过程。所有的这些内容,形成了模糊控制的基本理论与方法。模糊控制系统是一种自动的控制系统,它是以模糊数学、模糊语言形式的知识表示与模糊逻辑推理为理论基础,通过计算机技术构成的一种闭环结构的数字控制系统。它的核心是智能型的模糊控制器^【6】。