桥式吊车小车运动控制系统的建模及MATLAB仿真

线性系统理论上机实验报告题目：桥式吊车小车运动控制系统得建模及MATLAB 仿真 班级：控制[专研]-12； 学号：22 号； 姓名：邵晓琳 完成时间：2012-12-22 桥式吊车小车运动控制系统得建模及 MATLAB 仿真[摘要]桥式起重机就是横架于车间、仓库及露天堆场得上方，用来吊运各种物体得机械设备，通常称为“天车”或“行车”“吊车”。它就是机械工业、冶金工业与化学工业中应用最广泛得一种起重机械。实际生产中得桥式吊车（天车）类似，与倒立摆类似就是自动控制最为经典得实验模型，就是一个 MIMO复杂控制系统，可以作为控制理论算法讨论得理想实验平台。桥式吊车系统由三部分组成：桥架驱动系统，小车驱动系统与重物撞吊系统。其工作流程为：先将重物起吊至预先设定好得高度，然后小车运动将重物运到想要放置得位置上方，最后把重物下放到想要放置得位置上。目录 1 确定要讨论得系统为桥式吊车运动控制系统................12 选择系统得输入、输出变量与状态变量...................23 建立状态空间描述.....................................24 分析系统得稳定性.....................................35 推断系统得能控性.....................................46 采纳状态反馈进行系统综合.............................47 实验结论.............................................71 确定要讨论得系统为桥式吊车运动控制系统桥式吊车系统工作示意图见下图 1：图 1 桥式吊车工作示意图对于如上桥式吊车控制系统，首先做如下假设：① 吊车得行走运动仅限于小车一个自由度，即假设桥架不运动，只有小车在桥架上行走。② 小车行走时吊装重物得绳索长度不变。图中，x 坐标为水平方向，z 坐标为垂直方向。重物得摆动就是由小车与重物得运动产生得，可以根据动力学有关规律建立小车及重物得运动方程式。（1）在水平方向，小车与重物整体受力为 F(t)，由牛顿第二定律得 （1-1）（2）在垂直于绳索方向，重物受力为，由牛顿第二定律得 （1-2）由小车在行走时吊装重物得绳索长度不变得假设可得出下面两个关系式： （1-3） （1-4）式中， 为绳索长度。由（1-3）可得p MmxzFθmg （1-5）（1-5）代入（1-1）得： （1-6）同样由式（1-4）可得： （1-7）将（1-5）（1-7）代入（1-2）得 （1-8）又 θ(t)尽量小，所以有如下近似式：，，将（1-6），（1-8）线性化可得： （1-9） （1-10） 由（1-9）与（1-10）计算得 ㈠...