北航課程實(shí)驗(yàn)- 數(shù)控式橋式吊車控制系統(tǒng)

北京航空航天大學(xué)學(xué)生設(shè)計(jì)用紙第圖11是程序運(yùn)行的主頁(yè)面，在表格上方是用戶設(shè)置的參數(shù)和考慮硬件比例系數(shù)后實(shí)際的控制參數(shù)。界面中間是實(shí)時(shí)繪制的曲線。其中藍(lán)線代表設(shè)置的目標(biāo)位移曲線，黃線是吊車實(shí)際位移曲線，白線是吊車速度曲線，綠線是擺角曲線。界面下方是吊車實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)。3.5.5軟件新手向?qū)Ы缑鎴DSEQ圖\*ARABIC12軟件新手向?qū)Ы缑?.5.6軟件基本信息界面圖SEQ圖\*ARABIC13軟件基本信息界面4.系統(tǒng)的組裝與調(diào)試4.1吊擺實(shí)現(xiàn)電路圖SEQ圖\*ARABIC14吊擺實(shí)現(xiàn)電路4.2反饋極性判別吊車控制系統(tǒng)的反饋共有3種：速度反饋、位置反饋、角度反饋；其中，速度反饋與位置反饋極性判別方法相同，首先在軟件中試湊參數(shù)，運(yùn)行軟件，用手向任意方向推動(dòng)吊車，若外力去掉后吊車會(huì)自動(dòng)向反方向運(yùn)動(dòng)，回到初始位置，則極性正確；角度反饋極性判別方法為：在軟件中試湊參數(shù)，運(yùn)行軟件，將吊擺向任意方向擺動(dòng)一個(gè)角度，若吊車移動(dòng)方向與擺角方向相同，企圖消除擺角，則極性正確。4.3系統(tǒng)調(diào)試先帶入軟件仿真的數(shù)據(jù)，注意系數(shù)的符號(hào)以保證負(fù)反饋，觀測(cè)控制效果的優(yōu)劣。再利用控制變量法，分別調(diào)整參數(shù)K1、K2、K3，觀察動(dòng)態(tài)過(guò)程圖像，使系統(tǒng)最終達(dá)到比較理想的狀態(tài)，能滿足設(shè)計(jì)要求。但由于各個(gè)參數(shù)之間存在耦合，需要進(jìn)行多次試湊。4.4系統(tǒng)性能分析與結(jié)果反饋參數(shù)對(duì)控制的效果有很大影響。K1影響吊車的位置誤差，若K1過(guò)小，誤差加大；若K1過(guò)大，吊車出現(xiàn)震顫，通過(guò)試湊K1=18較合適。K2影響吊車的速度，K2增大，吊車速度加大，經(jīng)過(guò)試湊K2=2時(shí)吊車速度較快且不出現(xiàn)震顫。K3影響吊擺角度的震蕩情況，經(jīng)過(guò)試湊K3=14時(shí)，吊擺震蕩次數(shù)最少。圖SEQ圖\*ARABIC15吊車運(yùn)行結(jié)果圖SEQ圖\*ARABIC16吊車擾動(dòng)圖REF_Ref304996323\h圖16是吊車在穩(wěn)定狀態(tài)下，在1.5s時(shí)對(duì)吊擺進(jìn)行擾動(dòng)，吊擺經(jīng)過(guò)兩次震蕩后回到穩(wěn)態(tài)，車速度回到零，吊車回到初始穩(wěn)態(tài)位置。最終結(jié)果擺角穩(wěn)定時(shí)間約為3.5s，擺動(dòng)次數(shù)2.5次，最大擺角在10°以內(nèi)，符合“擺角穩(wěn)定時(shí)間小于5秒，擺動(dòng)次數(shù)小于3次，吊車啟動(dòng)時(shí)最大擺角小于±10°”的設(shè)計(jì)要求。4.5問(wèn)題及解決方案在實(shí)際調(diào)試中，我們遇到了很多的問(wèn)題，現(xiàn)闡述一下問(wèn)題和解決方案。電位計(jì)故障電位計(jì)的地線因?yàn)槎啻问褂冒l(fā)生接觸不良的現(xiàn)象，進(jìn)過(guò)焊接后問(wèn)題解決。DA輸出電壓錯(cuò)誤在實(shí)際的調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)小車只向一個(gè)方向運(yùn)行，通過(guò)測(cè)試DA輸出的電壓發(fā)現(xiàn)DA只輸出正電壓，沒(méi)有正電壓，將DA0通道換為DA1通道后問(wèn)題解決。吊車控制效果不佳最初運(yùn)行程序時(shí)吊車運(yùn)動(dòng)發(fā)散，向老師請(qǐng)教后找到問(wèn)題是控制參數(shù)極性不正確。采用控制變量法，將位置、速度、擺角反饋一一測(cè)試，最終把每個(gè)參數(shù)的極性設(shè)置正確，吊車運(yùn)動(dòng)收斂。吊車位置誤差過(guò)大在實(shí)際的控制當(dāng)中，若采用da=ad0-kr1*adx1-kr2*adx2-kr3*adx3的控制率，無(wú)論怎么調(diào)整K1，穩(wěn)態(tài)誤差達(dá)到50%；經(jīng)過(guò)考慮，我將控制率改為da=kr1*(ad0-adx1)-kr2*adx2-kr3*adx3位置誤差減小，可達(dá)到95%。吊車速度過(guò)慢運(yùn)行程序時(shí)，吊車到達(dá)目標(biāo)位移的速度很慢。經(jīng)調(diào)試，排除了軟件故障，硬件連線的故障，考慮可能是功放的問(wèn)題。故換了一臺(tái)硬件設(shè)備，解決了小車速度慢的問(wèn)題。5.收獲和體會(huì)在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，我們經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次的參數(shù)調(diào)試，最終才達(dá)到比較滿意的結(jié)果，深刻體會(huì)到了實(shí)際工程的繁瑣。同時(shí)也要感謝兩位老師耐心的指導(dǎo)，引導(dǎo)我們最終解決了問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了小車的控制要求。