ITAE最優(yōu)設計方法在行車控制系統(tǒng)中的應用

尚亞銳，馬勝毅，尹紹清

（1.西北工業(yè)大學 明德學院，西安 710124；2.西安優(yōu)勢環(huán)境專業(yè)設備有限公司，西安 710065）

1 技術要求

某車間行車空間高度10米，水平運物距離20米，吊運重物升降速度規(guī)定為0.2～2米/分鐘，天車水平運行速度規(guī)定為0.2～3米/分鐘。速度根據情況設定。動態(tài)過程為：超調σ%=0，調節(jié)時間ts≤2秒，行車上裝有升降電動機一臺，水平電動機一臺，行程兩端設置有接近開關，電動機帶有制動器，其運行示意圖如圖1所示。

圖1 天車吊運重物示意圖

2 運行過程

當天車位于左端起始位置x=0，y=0，水平電動機制動器工作，行車固定在左端不動，升降電動機制動器工作吊鉤不動。當接通升降電動機電樞電壓Ury+，制動器松開，電動機轉動（設為逆時針方向），勻速放下吊鉤，直到接近開關K5接通，電動機停轉，制動器工作，在30秒內掛上重物，然后自動接通電動機電樞電壓Ury-，制動器松開，電動機順時針方向轉動將重物升至x=0處，接近開關K3接通，斷開電動機電樞電壓Ury-，制動器工作，電動機停轉，重物位于左上方。此時自動給水平電動機加電壓Urx+，制動器松開，水平電動機驅動天車載著重物勻速向右運動，直到最右端接近開關K2接通，電動機停止。小車固定在x=xmax位置，接著給升降電動機接通電源Ury+，電動機勻速將重物下將，直到K6接通，電動機停轉等待30秒，將重物取下運走，然后給升降電動機Ury-，電動機將吊鉤升至y=0處，K4接通，升降電動機停轉，接著自動接通水平電動機電源Urx-，使小車向左勻速運動直到左端停下。

3 校正裝置設置

設行車水平運動控制系統(tǒng)結構如圖2所示。

圖2 天車水平運動控制系統(tǒng)結構圖

求出開環(huán)傳遞函數

未校正系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為：

4 仿真計算的的響應特性

4.1 不加干擾力矩

當行車運行時，不加干擾力矩（行車空載）的simulink仿真圖如圖3所示，其單位階躍響應曲線如圖4所示。

圖3 不加干擾力矩的simulink仿真圖

圖4 不加干擾力矩的單位階躍響應圖

4.2 加干擾力矩

當行車運行時，加干擾力矩（行車進行運物）的simulink仿真圖如圖5所示，其單位階躍響應曲線如圖6所示。

圖5 加干擾力矩的simulink仿真圖

圖6 加干擾力矩的單位階躍響應圖

5 結論

從圖4和圖6可以看出，行車運物系統(tǒng)通過ITAE最優(yōu)傳遞函數方法設計后，行車的運行不受運載物體的形狀、大小、重量的影響，達到預期平穩(wěn)運行的效果。

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