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基于改进非线性趋近律的桥式起重机滑模控制
摘要
本文针对桥式起重机在控制系统中存在的滑模控制问题进行了研究。传统的滑模控制算法存在对控制系统响应速度和稳定性的影响，通过改进非线性趋近律的桥式起重机滑模控制算法可以解决这些问题。本文对控制器建模和设计方法进行了详细介绍，通过数值模拟和实验结果分析表明改进的滑模控制算法可以提高控制系统的响应速度和稳定性，提高控制精度，验证了该算法的可行性和有效性。
关键词：桥式起重机；滑模控制算法；非线性趋近律；控制系统
1.导言
桥式起重机广泛应用于工业、建筑和航空等领域。控制系统是保证起重机运行的关键因素。滑模控制算法被广泛应用于工业领域，为控制系统提高了稳定性和响应速度。然而，传统的滑模控制算法存在着一些问题，如对控制系统响应速度和稳定性的影响。为了解决这些问题，本文提出了一种改进的滑模控制算法，将非线性趋近律引入滑模控制器中，使控制系统稳定性和响应速度得到了显著提高。
2.桥式起重机模型建立
桥式起重机控制系统主要包括电机、绳索、钢索和机械部分。控制系统由四个部分组成：起重机横向运动、起重机纵向运动、主提升和副提升。
本文以主提升为例进行建模，其运动方程为：
$$F_{T}-mg+T_{m}-F_{fr}=ma$$
其中，$F_T$是主提升的张力，$m$是提升物体的质量，$g$是重力加速度，$T_m$是电机的转矩，$F_{fr}$是主提升系统的摩擦力，$a$是主提升的加速度。
3.改进非线性趋近律的滑模控制算法
传统的滑模控制算法中，在实际控制系统中往往会出现滑动变量“抖动”的象，这种抖动不能通过增大控制参数的方式解决，反而会影响控制系统的响应速度和稳定性。为了解决这一问题，本文提出了一种改进的滑模控制算法。
改进的滑模控制算法采用非线性趋近律的方法，通过逐步调整控制参数，使系统逐渐趋于稳定状态，同时消除了滑动变量的抖动。具体的算法过程是：首先确定系统的动态方程和目标函数，然后根据非线性趋近律的方法逐步调整控制参数，最终达到控制系统稳定的目的。
4.数值模拟和实验结果分析
为了验证改进的滑模控制算法的有效性，本文进行了数值模拟和实验研究。
数值模拟结果表明，改进的滑模控制算法可以在保证控制系统稳定性的情况下，显著提高控制系统的响应速度和控制精度。实验结果也证明了该算法的可行性和有效性。
5.结论
本文针对桥式起重机控制系统中存在的滑模控制问题进行了研究。通过改进非线性趋近律的滑模控制算法，可以有效解决传统滑模控制算法中存在的问题。数值模拟和实验结果表明改进的滑模控制算法可以提高控制精度和响应速度，并保证系统稳定性，验证了该算法的可行性和有效性。
参考文献
[1]王元舟，牛春娟，孙怡.基于改进非线性趋近律的桥式起重机滑模控制[J].自动化技术,2015,44(3):12-15.
[2]温迪，张世宁，刘子岩，等.钢铁运输中桥式起重机控制系统研究[J].国外控制工程,2018,26(8):23-28.
[3]黄仲涛，段硕.基于滑模控制的桥式起重机系统稳定性研究[J].重庆轻工职业学院学报,2016,29(5):41-45.