龙门吊车重物防摆双闭环PID控制设计
专业班级：
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指导教师：
设计日期：
龙门吊车重物防摆双闭环PID控制设计
要求报告中包括控制结构图，仿真结构图以及MATLAB仿真结果
时间设计内容备注第一天拿到课程设计题目第二天 查找资料第三天 完成课程设计雏形第四天查找资料[1] 薛强,梁冰,刘建军,刘晓丽.矸石山渗滤液在地下水系统中运移的仿真分析[J].系统仿真学报，2004,16(2):356-359.
[2] 金忠青.N-S方程的数值解和紊流模型[M].南京：河海大学出版社,1989
[3] 黄忠霖.自动控制原理的MATLAB实现.国防工业出版社,2007
[4] 胡寿松.自动控制原理.科学出版社,2007
第五天完成课程设计报告主要参考文献(资料)：
专业班级 学生
课程设计(论文)工作起止日期
指导教师签字 日期
教研室主任审查签字 日期
系主任批准签字 日期
目 录
一、引言
三、鲁棒PID控制系统设计
五、设计结论及其心得………………………………19
参考文献……………………………………………20
龙门吊车重物防摆双闭环PID控制设计报告
课程设计：
1
2)锻炼学生的分析问题，解决问题，查阅资料，以及综合应用知识的能力。
设计报告要求：
要求报告中包括控制结构图，仿真结构图以及MATLAB仿真结果
课程设计报告
一、引言
一般情况下，我们讨论控制系统设计时，总是假设已经知道了受控对象和控制器的模型知道了他们的各种定常参数，但是由于存在种种不确定因素，如：
参数变化
未建模动力学特性
未建模时延平衡点(工作点)的变化
传感器噪声不可干预的干扰输入
等等，所以建立的对象模型只能是实际物理系统的“不精确表示”。
鲁棒控制系统设计的目的就是要在模型不精确或者存在其他参数变化因素的条件下，是系统仍能保持预期的性能。如果模型的变化或者不精确性所造成的系统性能的是可以接受的，这样的系统成为鲁棒系统。
对于吊车系统的重物防摆控制要求，双闭环PID防摆控制方案虽具有良好的防摆和定位效果，但对其绳长和有效载荷不确定这一问题，要求所设计的系统应具有较强的鲁棒性。下面就给出了如何应用鲁棒控制理论来控制吊车系统的防摆控制设计，即给出吊车防摆系统双闭环鲁棒PID控制方案的完整设计过程。
二、吊车建模
1、设：小车质量为，重物质量为m，绳索的长度为l，绳索对重物的拉力为T，重物摆角为，给小车的水平作用力为F，小车与水平导轨之间的摩擦阻尼系数为D，忽略绳索的质量重物摆动时的空气阻力。
重物的坐标为()
重物沿x轴方向的运动方程为 ，得
重物沿y轴方向的运动方程为，得
小车沿x轴方向的运动方程为：
∵角很小
∴sin,cos
整理式123式得
化简：由式4、5得
由式4、6得
对式7、8进行化简得
设初状态为0，对上式进行拉氏变换得
由上面系统传递函数形式模型可得定摆长吊车运动系统动态结构图
上图可以简化为：
图1
从不难看出，摆角是行走过程中的一个环节，要对摆角的位置进行控制，可采用双闭环控制的思想，分别选取摆角和位置作为内、外环来进行控制器的设计，以实现对摆角与位置的有效控制。
鲁棒PID控制系统设计
鲁棒PID控制与灵敏度
在不确定情况下设计高精度的控制系统是一个经典的反馈设计问题，早期人们把这个问题看成是灵敏度设计问题，设计者希望得到这样的系统，当不确定参数在一定范围内变动时，这个系统仍能正常工作。如果控制系统是稳健并具有很强适应能力的，我们就称他为鲁棒控制系统。
具体来讲鲁棒控制系统应具有如下的特点：
灵敏度低；
在参数的允许变化范围内能保持稳定；
当参数放生较激烈的变化时，能够恢复和保持预期性能
鲁棒可以视为是系统对那些未加考虑的影响因素的灵敏度，这些影响因素主要包括干扰、测量噪声和未建模动态特性等。当系统按照设计去完成任务时，他应该能够克服这些要素的影响。
灵敏度是控