龙门吊重防摆控制系统基于PD控制器的单纯形法优化的matlab程序代码
时间: 2023-11-22 20:05:31 浏览: 24
以下是一个基于PD控制器和单纯形法优化的龙门吊重防摆控制系统的Matlab程序代码示例:
```matlab
% 龙门吊重防摆控制系统
% 基于PD控制器和单纯形法优化
% 作者:xxx
clear all; close all; clc;
% 初始化参数
m = 1000; % 物体质量,单位:kg
g = 9.8; % 重力加速度,单位:m/s^2
L = 30; % 吊杆长度,单位:m
t = 0:0.01:10; % 时间序列
% 初始状态
x0 = [0 0 0 0]; % x0 = [theta theta_dot x x_dot]
theta = 10*pi/180; % 初始角度,单位:rad
x0(1) = theta; x0(3) = L*sin(theta);
% PD控制器参数
Kp = 100; % 比例增益
Kd = 10; % 微分增益
% 单纯形法优化PD控制器参数
fun = @(x)simulate(x,x0,t,m,g,L,Kp,Kd); % 目标函数
nvars = 2; % 变量个数
lb = [0 0]; % 变量下界
ub = [200 20]; % 变量上界
options = optimset('Display','iter','MaxIter',1000); % 优化选项
[xopt,fval] = fminsearch(fun,[Kp,Kd],options); % 优化
% 模拟龙门吊防摆过程
[t,x]=ode45(@(t,x)dynamics(t,x,x0,m,g,L,xopt(1),xopt(2)),t,x0);
% 绘图
figure(1); clf;
subplot(2,1,1); plot(t,x(:,1)*180/pi); xlabel('Time (s)'); ylabel('Angle (degree)');
subplot(2,1,2); plot(t,x(:,3)); xlabel('Time (s)'); ylabel('Position (m)');
% 目标函数
function cost = simulate(x,x0,t,m,g,L,Kp,Kd)
[~,x] = ode45(@(t,x)dynamics(t,x,x0,m,g,L,x(1),x(2)),t,x0);
theta = x(:,1);
cost = sum(theta.^2); % 最小二乘误差
end
% 动力学方程
function dx = dynamics(t,x,x0,m,g,L,Kp,Kd)
theta = x(1);
theta_dot = x(2);
x = x(3);
x_dot = x(4);
u = -Kp*(theta-x0(1))-Kd*(theta_dot-x0(2)); % PD控制器
dx(1,1) = theta_dot;
dx(2,1) = (-m*g*L*sin(theta)+u)/(m*L^2);
dx(3,1) = x_dot;
dx(4,1) = u/m;
end
```
这个代码示例中,先定义了龙门吊的物理参数和控制器参数,然后用单纯形法优化PD控制器的参数,最后模拟龙门吊的防摆过程并绘制出角度和位置的变化曲线。您可以根据自己的需求和具体情况对代码进行修改和优化。