動力固定浮橋的變結(jié)構(gòu)控制研究.pdf

1、本文在分析了動力固定浮橋自身的運動特性及其在河流中使用時所受干擾的基礎(chǔ)上，結(jié)合多剛體動力學(xué)建模的理論知識，建立了浮橋在受到水流和風(fēng)等干擾下的動力學(xué)模型，并根據(jù)浮橋的實際控制需要，將其進一步簡化為實際控制需要的動力學(xué)模型。 浮橋本身是一個復(fù)雜的多剛體系統(tǒng)。若在不確定外力的干擾下，很難實現(xiàn)精確的位置固定。而變結(jié)構(gòu)控制非線性開關(guān)切換控制的本質(zhì)，非常適于解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。此外其滑動模態(tài)具有的對系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)變化和外部干擾具有不變性的

2、顯著優(yōu)點。因此在解決有強烈干擾存在的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題時，變結(jié)構(gòu)控制自然成為一種有效的方法。 在建立了動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，將變結(jié)構(gòu)控制方法應(yīng)用于動力固定浮橋在河流中的位置固定中。首先根據(jù)變結(jié)構(gòu)控制的控制原理，結(jié)合本論文的具體研究對象，設(shè)計了浮橋動力固定系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控制器。在設(shè)計變結(jié)構(gòu)控制器時采用了趨近律滑動模態(tài)的切換模式。接著對浮橋動力固定系統(tǒng)進行了數(shù)學(xué)仿真，并對仿真結(jié)果進行了分析，仿真結(jié)果驗證了本文所建立的浮橋動力學(xué)模型的可靠

3、性和有效性。最后，針對變結(jié)構(gòu)控制固有的抖振問題，設(shè)計了帶邊界層的變結(jié)構(gòu)控制器，消除了系統(tǒng)的高頻抖振。 最后，為了避免在調(diào)試系統(tǒng)參數(shù)時的盲目性，用蟻群優(yōu)化算法進行了變結(jié)構(gòu)控制參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)得到的優(yōu)化控制器，再次進行了數(shù)學(xué)仿真研究。仿真結(jié)果表明：一方面，本文所建立的浮橋動力學(xué)模型能夠較為真實地反映出浮橋在河流中的運動狀態(tài)；另一方面，本文所設(shè)計的變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)具有良好的控制效果，對抵抗水流和風(fēng)等的干擾，實現(xiàn)浮橋在河流中的精確動力固定非