馬博軍，方勇純，王鵬程，苑英海
南開大學機器人與信息自動化研究所，天津

摘　　　要：為分析橋式吊車系統(tǒng)的特性，驗證各種吊車控制方法的穩(wěn)定性并考察其實際控制效果，根據(jù)橋式吊車的工作原理與組成結構，設計并搭建了一個三維橋式吊車實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由機械主體、驅動裝置、測量裝置和控制系統(tǒng)四部分組成，能夠較為真實地反映實際吊車系統(tǒng)的動態(tài)特性和運行過程。其中的控制器部分基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ平臺，可以方便地進行各種控制策略的實驗測試。將兩種常見的吊車控制策略應用于該實驗系統(tǒng)，獲得的實驗曲線與理論分析的結果完全一致，有效地驗證了該實驗系統(tǒng)的準確性。該實驗系統(tǒng)能較為真實地反映三維橋式吊車非線性、強耦合、欠驅動等特性，可以準確描述橋式吊車系統(tǒng)的實際運行情況，因此它為橋式吊車系統(tǒng)性能分析、吊車控制策略的實現(xiàn)與調整提供了非常可靠的測試環(huán)境。

關　鍵　詞：橋式吊車；自動控制；實驗系統(tǒng)

１　引　言
橋式吊車負載能力強、操作靈活，在工業(yè)與運輸領域有著廣泛的應用。但是，橋式吊車是一種典型的非線性、強耦合、欠驅動系統(tǒng)，要實現(xiàn)對其安全高效的控制面臨著許多困難，因此，這類系統(tǒng)的控制已經成為當前的研究熱點。近年來提出的各種吊車控制方法，如滑模控制，自適應控制等，盡管在理論上可行，但考慮到實際系統(tǒng)中存在的非線性干擾以及耦合現(xiàn)象，其實用性還有待進一步檢驗。實驗方法已成為系統(tǒng)特性分析、控制器設計、穩(wěn)定性驗證不可缺少的技術工具［１�玻常荨；�于上述原因，本文設計并開發(fā)了一個三維橋式吊車自動控制實驗系統(tǒng)，為相關控制策略的驗證、實施提供了極大的便利。該系統(tǒng)不僅能很好地模擬真實吊車系統(tǒng)的實際運行情況，而且非常方便進行各種控制算法的測試與調整。為了驗證該實驗系統(tǒng)的可靠性，將數(shù)種橋式吊車控制方法［４�玻叮輵�用于該實驗系統(tǒng)上，得到的實驗結果與原文獻的理論分析結果完全一致，從而說明了該系統(tǒng)的有效性。

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