吊车防摆控制：LQR与变论域模糊控制结合的方法

"基于LQR和变论域模糊控制的吊车防摆控制 (2006年) - 李树江、胡韶华、吴海" 这篇2006年的学术论文聚焦于解决吊车系统的防摆控制问题，特别是在绳长连续变化的情况下。吊车系统是一种典型的非线性欠驱动系统，由于其复杂的动力学特性，摆动控制一直是一个挑战。作者提出了一种结合线性二次调节器（LQR）和变论域模糊控制的方法来解决这一问题。 线性二次调节器（LQR）是一种广泛应用的最优控制理论，它通过最小化一个特定的性能指标（通常是能量或功耗）来设计控制器。在吊车系统中，LQR被用来寻找最优的反馈增益，以实现对系统的最佳控制。然而，由于吊车系统的非线性和动态环境的变化，单一的LQR可能无法完全解决问题，尤其是在绳长改变时。 为了解决这个问题，论文引入了变论域模糊控制。模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制策略，它可以处理不确定性和非线性问题。变论域模糊控制允许模糊规则的论域随系统状态的变化而调整，这样可以更精确地匹配系统动态。在这种情况下，变论域模糊控制系统能够根据吊车的状态和绳长的变化实时调整控制策略，增强防摆效果。 论文首先将吊车系统分解为垂直运动和水平运动两个子系统，然后分别应用LQR和变论域模糊控制方法。通过这种方式，复杂的问题被简化为两个独立的控制问题，便于分别进行优化。这种方法的优点在于，它能有效应对系统的非线性和不确定性，同时还能适应绳长变化带来的动态影响。 通过仿真实验，作者验证了所提出的控制策略的有效性。结果显示，结合LQR和变论域模糊控制的方案能够显著改善吊车的防摆性能，提高了系统的稳定性和操作精度。这种控制方法对于实际吊车系统的安全和效率提升具有重要意义，同时也为其他类似非线性欠驱动系统的控制提供了参考。 关键词：吊车、线性二次调节器（LQR）、变论域模糊控制、欠驱动系统、消摆 中国分类号：TP273 文献标识码：A 总结来说，这篇2006年的论文介绍了一种创新的控制策略，它将传统的LQR方法与变论域模糊控制相结合，以应对吊车系统在绳长变化条件下的防摆控制挑战。这一方法通过系统分解、优化反馈增益以及模糊规则的动态调整，有效地解决了非线性欠驱动系统的控制问题，并在仿真中得到了验证。