书籍详情
桥式起重机系统先进控制方法及实现
作者：邵雪卷
出版社：电子工业出版社
出版时间：2022-11-01
ISBN：9787121449970
定价：¥88.00
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内容简介
本书在分析总结国内外起重机系统定位防摆控制方法研究进展的基础上，针对桥式起重机系统的数学模型和控制器设计等方面进行了深入研究，提出了几种先进的高性能定位防摆控制方法，并进行了相应的理论分析和大量的仿真与实验验证。本书内容包括桥式起重机定位防摆系统的数学建模、桥式起重机系统的模型预测控制、桥式起重机系统的状态反馈控制、桥式起重机系统的鲁棒控制、基于模糊观测器的状态反馈控制、三维桥式起重机系统的自适应时变滑模控制等。 本书可以作为高等院校控制科学与工程、机械工程、电气工程等相关学科和专业的研究生参考用书，对相关领域的科研工作者与工程技术人员也有重要的参考价值。
作者简介
邵雪卷，女，博士研究生，副教授，研究领域包括先进控制理论及应用、欠驱动吊车系统、磁悬浮系统、运动控制系统等。主持山西省重点研发项目子课题1项、山西省自然科学基金项目2项和山西省高校科技开发项目1项，主持山西省研究生教育改革项目2项，山西省本科生教育改革项目1项，参编高校教材2部，获得山西省研究生教学成果奖一等奖1项，发表相关学术论文40余篇，其中SCI、EI收录20余篇。
目录
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 起重机系统定位防摆控制的研究进展 2
1.2.1 开环控制 3
1.2.2 闭环控制 6
1.3 现有控制方法存在的不足 13
1.4 本书研究内容 14
第2章 桥式起重机定位防摆系统的数学建模 17
2.1 引言 17
2.2 起重机定位防摆系统的建模方法 18
2.3 桥式起重机系统的动力学模型 19
2.3.1 桥式起重机系统的三维动力学模型 19
2.3.2 单摆效应桥式起重机系统的二维动力学模型 22
2.3.3 双摆效应桥式起重机系统的二维动力学模型 25
2.4 桥式起重机系统的T-S模糊模型 28
2.4.1 T-S模糊建模概述 28
2.4.2 T-S模糊模型描述 29
2.4.3 单摆效应桥式起重机系统的T-S模糊模型 31
2.4.4 双摆效应桥式起重机系统的T-S模糊模型 39
2.5 仿真研究 42
2.6 本章小结 45
第3章 桥式起重机系统的模型预测控制 46
3.1 引言 46
3.2 模型预测控制 47
3.2.1 约束优化原理 47
3.2.2 二次规划问题的标准形式 50
3.2.3 桥式起重机模型预测控制中的QP问题 52
3.3 基于微分平坦输出的桥式起重机模型预测控制 54
3.3.1 微分平坦理论 54
3.3.2 模型变换 55
3.3.3 约束模型预测控制算法 57
3.3.4 仿真研究 61
3.4 基于二维微分平坦输出的桥式起重机模型预测控制 63
3.4.1 模型变换 63
3.4.2 模型预测控制器设计 65
3.4.3 仿真研究 69
3.5 本章小结 71
第4章 桥式起重机系统的状态反馈控制 73
4.1 引言 73
4.2 线性矩阵不等式和Lyapunov稳定理论 74
4.2.1 线性矩阵不等式的定义 74
4.2.2 线性矩阵不等式的性质 75
4.2.3 Lyapunov稳定性 75
4.3 状态反馈控制器 76
4.3.1 PDC结构状态反馈控制器设计 77
4.3.2 仿真研究 79
4.3.3 实验研究 88
4.4 桥式起重机系统的积分状态反馈控制 96
4.4.1 积分状态反馈控制器设计 99
4.4.2 仿真研究 100
4.4.3 实验研究 103
4.5 本章小结 105
第5章 桥式起重机系统的鲁棒控制 106
5.1 引言 106
5.2 基于PSO的鲁棒LQR控制器设计 107
5.2.1 LQR控制原理 107
5.2.2 鲁棒LQR控制器的设计 108
5.2.3 基于PSO的鲁棒LQR控制 111
5.2.4 仿真研究 112
5.2.5 实验研究 119
5.3 双摆效应桥式起重机系统的鲁棒 控制 126
5.3.1 鲁棒 控制器设计 126
5.3.2 仿真研究 129
5.4 本章小结 138
第6章 基于模糊观测器的状态反馈控制 139
6.1 引言 139
6.2 T-S模糊观测器 140
6.2.1 系统能观性分析 140
6.2.2 T-S模糊状态观测器设计 140
6.3 基于观测器的状态反馈控制器设计 142
6.4 系统稳定性分析 143
6.5 仿真研究 145
6.6 实验研究 152
6.7 本章小结 156
第7章 三维桥式起重机系统的自适应时变滑模控制 157
7.1 引言 157
7.2 扩张状态观测器 157
7.2.1 三维非线性扩张状态观测器设计 158
7.2.2 扩张状态观测器稳定性分析 159
7.3 自适应时变滑模控制器设计 161
7.3.1 模型解耦与扰动补偿 161
7.3.2 自适应时变滑模控制器 162
7.3.3 系统稳定性分析 165
7.3.4 仿真研究 166
7.4 本章小结 172
参考文献 173
1.1 引言 1
1.2 起重机系统定位防摆控制的研究进展 2
1.2.1 开环控制 3
1.2.2 闭环控制 6
1.3 现有控制方法存在的不足 13
1.4 本书研究内容 14
第2章 桥式起重机定位防摆系统的数学建模 17
2.1 引言 17
2.2 起重机定位防摆系统的建模方法 18
2.3 桥式起重机系统的动力学模型 19
2.3.1 桥式起重机系统的三维动力学模型 19
2.3.2 单摆效应桥式起重机系统的二维动力学模型 22
2.3.3 双摆效应桥式起重机系统的二维动力学模型 25
2.4 桥式起重机系统的T-S模糊模型 28
2.4.1 T-S模糊建模概述 28
2.4.2 T-S模糊模型描述 29
2.4.3 单摆效应桥式起重机系统的T-S模糊模型 31
2.4.4 双摆效应桥式起重机系统的T-S模糊模型 39
2.5 仿真研究 42
2.6 本章小结 45
第3章 桥式起重机系统的模型预测控制 46
3.1 引言 46
3.2 模型预测控制 47
3.2.1 约束优化原理 47
3.2.2 二次规划问题的标准形式 50
3.2.3 桥式起重机模型预测控制中的QP问题 52
3.3 基于微分平坦输出的桥式起重机模型预测控制 54
3.3.1 微分平坦理论 54
3.3.2 模型变换 55
3.3.3 约束模型预测控制算法 57
3.3.4 仿真研究 61
3.4 基于二维微分平坦输出的桥式起重机模型预测控制 63
3.4.1 模型变换 63
3.4.2 模型预测控制器设计 65
3.4.3 仿真研究 69
3.5 本章小结 71
第4章 桥式起重机系统的状态反馈控制 73
4.1 引言 73
4.2 线性矩阵不等式和Lyapunov稳定理论 74
4.2.1 线性矩阵不等式的定义 74
4.2.2 线性矩阵不等式的性质 75
4.2.3 Lyapunov稳定性 75
4.3 状态反馈控制器 76
4.3.1 PDC结构状态反馈控制器设计 77
4.3.2 仿真研究 79
4.3.3 实验研究 88
4.4 桥式起重机系统的积分状态反馈控制 96
4.4.1 积分状态反馈控制器设计 99
4.4.2 仿真研究 100
4.4.3 实验研究 103
4.5 本章小结 105
第5章 桥式起重机系统的鲁棒控制 106
5.1 引言 106
5.2 基于PSO的鲁棒LQR控制器设计 107
5.2.1 LQR控制原理 107
5.2.2 鲁棒LQR控制器的设计 108
5.2.3 基于PSO的鲁棒LQR控制 111
5.2.4 仿真研究 112
5.2.5 实验研究 119
5.3 双摆效应桥式起重机系统的鲁棒 控制 126
5.3.1 鲁棒 控制器设计 126
5.3.2 仿真研究 129
5.4 本章小结 138
第6章 基于模糊观测器的状态反馈控制 139
6.1 引言 139
6.2 T-S模糊观测器 140
6.2.1 系统能观性分析 140
6.2.2 T-S模糊状态观测器设计 140
6.3 基于观测器的状态反馈控制器设计 142
6.4 系统稳定性分析 143
6.5 仿真研究 145
6.6 实验研究 152
6.7 本章小结 156
第7章 三维桥式起重机系统的自适应时变滑模控制 157
7.1 引言 157
7.2 扩张状态观测器 157
7.2.1 三维非线性扩张状态观测器设计 158
7.2.2 扩张状态观测器稳定性分析 159
7.3 自适应时变滑模控制器设计 161
7.3.1 模型解耦与扰动补偿 161
7.3.2 自适应时变滑模控制器 162
7.3.3 系统稳定性分析 165
7.3.4 仿真研究 166
7.4 本章小结 172
参考文献 173
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