利用直接的转换方法对旋转式起重机位移的建模和优化控制[外文翻译].rar
利用直接的转换方法对旋转式起重机位移的建模和优化控制[外文翻译],附件c：译文 利用直接的转换方法对旋转式起重机位移的建模和优化控制kazuhiko terashimaa，*，ying shena，ken’ichi yanob日本丰桥技术学院的产品系统设计学院和日本岐阜大学机械系统设计学院摘要本论文提供了一种对旋转式起重机中三维空间运动的载荷的自由摆动的开环控制方法。为了减小载荷在移...
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附件C：译文
利用直接的转换方法对旋转式起重机位移的建模和优化控制
Kazuhiko Terashimaa，*，Ying Shena，ken’ichi Yanob
日本丰桥技术学院的产品系统设计学院和日本岐阜大学机械系统设计学院
摘要
本论文提供了一种对旋转式起重机中三维空间运动的载荷的自由摆动的开环控制方法。为了减小载荷在移动过程中由于离心力而产生的摆动以及移动后载荷的残余摆动，我们提供了一种优化控制的方法。我们发现当载荷沿直线移动的时候控制效果是最佳的。“STT”方法就是看作载荷在坐标系下随着起重机的移动以及动臂的运动而沿着从起点到终点的线性轨迹运动，采用DFP(Davidon–Fletcher–Powell)这种优化控制方法可以很好的控制绳索的长度变化，从而可以实现对载荷的最短时间控制。把这种最短时间控制看成预成形控制，这可以有效的控制变形，通过进一步的仿真和实验证明利用STT模型可以有效的消除由于离心力的影响而带来的载荷摆动。
关键字：起重机，建模，非线性优化控制，摆动控制，DFP方法，最短时间控制
一 绪论
旋转式起重机最基本的运动就是旋转，动臂的转动和载荷的起升。载荷的移动就是靠这些运动的合成来实现的。利用起重机可以把载荷移动到工作范围的任何一个位置。因此，旋转式起重机被广泛的应用在工厂，建筑基地，海港周围等等。旋转式起重机的一个主要缺点就是难于对载荷的运动进行控制，这是由于旋转运动产生的离心力使得载荷产生了摇摆。
目前，已经有过许多关于控制旋转式起重机载荷摇摆问题的研究，在起重机研究的早期，主要研究简单的线性运动，Beestow (1969) 和 Sakawa and Shindo (1982)应用开环的方法使载荷可以停在移动过程中的任何一个位置。在最近的几年，为了提高起重机在工业生产中的应用，对载荷摇摆的研究越来越广泛了。Lahres, Aschemann, Sawodny, 和 Eberhard应用反馈法来控制载荷的旋转。Takagi and Hidezaku (1998)应用获得－预定的补偿装置，基于LMI（线性矩形不等式）计算吊重索的长度来控制载荷的摇摆。在开环控制(Klosinski, 2005; Singer & Seering, 1990;Singhose, Porter, Keniso, & Kriikku, 2000)的基础上通过输入形状来控制终点的摆动更是一种众所周知的并且也很实际的方法。然而，在所以的这些研究中，没有任何一个研究人员把载荷运动过程中产生的转动和动臂的转动考虑在内，他们研究的都是线性的运动。Yamazaki, Itoh, and Hisamura(1978)提供了一种不考虑离心力的假设载荷作线性运动方法。这种方法使得起重机的顶端和载荷在起重机动臂旋转的同时沿着X-Y坐标线性运动。虽然这种控制方法不是最佳的，可这毕竟是一种让吊绳有固定长度的简化了的做线性运动的起重机模型。进一步考虑，从实际的计算次数来看，把载荷看作线性移动的计算并不复杂(Shen, Terashima,& Yano, 2002; Yamazakietal, 1978)。
利用直接的转换方法对旋转式起重机位移的建模和优化控制
Kazuhiko Terashimaa，*，Ying Shena，ken’ichi Yanob
日本丰桥技术学院的产品系统设计学院和日本岐阜大学机械系统设计学院
摘要
本论文提供了一种对旋转式起重机中三维空间运动的载荷的自由摆动的开环控制方法。为了减小载荷在移动过程中由于离心力而产生的摆动以及移动后载荷的残余摆动，我们提供了一种优化控制的方法。我们发现当载荷沿直线移动的时候控制效果是最佳的。“STT”方法就是看作载荷在坐标系下随着起重机的移动以及动臂的运动而沿着从起点到终点的线性轨迹运动，采用DFP(Davidon–Fletcher–Powell)这种优化控制方法可以很好的控制绳索的长度变化，从而可以实现对载荷的最短时间控制。把这种最短时间控制看成预成形控制，这可以有效的控制变形，通过进一步的仿真和实验证明利用STT模型可以有效的消除由于离心力的影响而带来的载荷摆动。
关键字：起重机，建模，非线性优化控制，摆动控制，DFP方法，最短时间控制
一 绪论
旋转式起重机最基本的运动就是旋转，动臂的转动和载荷的起升。载荷的移动就是靠这些运动的合成来实现的。利用起重机可以把载荷移动到工作范围的任何一个位置。因此，旋转式起重机被广泛的应用在工厂，建筑基地，海港周围等等。旋转式起重机的一个主要缺点就是难于对载荷的运动进行控制，这是由于旋转运动产生的离心力使得载荷产生了摇摆。
目前，已经有过许多关于控制旋转式起重机载荷摇摆问题的研究，在起重机研究的早期，主要研究简单的线性运动，Beestow (1969) 和 Sakawa and Shindo (1982)应用开环的方法使载荷可以停在移动过程中的任何一个位置。在最近的几年，为了提高起重机在工业生产中的应用，对载荷摇摆的研究越来越广泛了。Lahres, Aschemann, Sawodny, 和 Eberhard应用反馈法来控制载荷的旋转。Takagi and Hidezaku (1998)应用获得－预定的补偿装置，基于LMI（线性矩形不等式）计算吊重索的长度来控制载荷的摇摆。在开环控制(Klosinski, 2005; Singer & Seering, 1990;Singhose, Porter, Keniso, & Kriikku, 2000)的基础上通过输入形状来控制终点的摆动更是一种众所周知的并且也很实际的方法。然而，在所以的这些研究中，没有任何一个研究人员把载荷运动过程中产生的转动和动臂的转动考虑在内，他们研究的都是线性的运动。Yamazaki, Itoh, and Hisamura(1978)提供了一种不考虑离心力的假设载荷作线性运动方法。这种方法使得起重机的顶端和载荷在起重机动臂旋转的同时沿着X-Y坐标线性运动。虽然这种控制方法不是最佳的，可这毕竟是一种让吊绳有固定长度的简化了的做线性运动的起重机模型。进一步考虑，从实际的计算次数来看，把载荷看作线性移动的计算并不复杂(Shen, Terashima,& Yano, 2002; Yamazakietal, 1978)。
