基于模糊PID的高空作业平台自动调平系统

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随着我国城乡建筑业的发展,高空作业平台已成为我国现代工业和民用建筑施工过程中的重要施工机械之一。高空作业平台的工作特点是施工人员在悬挂的平台上进行升降和作业,属于高度危险作业。在使用过程中,由于提升机转差、机械加工精度和传动误差等原因,会造成各吊点处提升机的线速度不同步,从而导致悬吊平台发生倾斜。这种情况是不利的,严重时可能造成重大事故。目前主要的调平方式分为手工调平和自动调平两种方式。施工作业人员在高空作业中进行手工调平难度大危险系数高,同时由于操作人员的自我安全意识不是很高,在追求效率和速度的要求下,往往忽视平台较小的倾斜,这也给高空作业平台带来许多安全隐患。针对这一问题本文基于PIC16F877a单片机设计开发一高空作业平台的自动调平控制系统。本系统的调平算法基于模糊PID控制理论整定,调平策略为“同向追逐法”。在算法研究过程中,系统的分析了现代控制理论中的模糊控制理论章节,并与传统的PID控制理论相结合提出了模糊PID控制理论。在算法整定过程中,首先针对高空作业平台自身结构及运行特点,基于MATLAB软件整定出适用于高空作业平台调平的模糊PID调平算法,在算法整定过程中,给出了算法的隶属函数、模糊规则和精确化函数等参量;而后,在MATLAB软件的SIMULINK仿真环境中对整定的模糊PID高空作业平台调平算法进行了仿真,在仿真过程中加装一传统单一PID控制调平算法模型作为对比模块;最终仿真结果表明本文整定的模糊PID调平算法在精确性、快速性和抗干扰能力等方面均优于传统单一PID控制算法。本文对调平控制系统的硬件和软件进行了设计和开发。在系统硬件部分设计开发中,首先分析了系统的技术指标和设计要求,对系统的控制单元、倾角检测单元、变频输出单元等关键部位进行了硬件选型;然后根据系统总体设计要求,在所选择的控制器基础上,确定控制系统中具体所要使用的电路元器件,详细论述系统的各个硬件子模块及工作原理;最后利用ALTIUM DESIGNER软件绘制了系统的原理图并画出PCB板。系统软件的编程语言为C语言,在MPLAB开发环境中进行编写。系统软件设计遵循结构化和模块化的原则,将软件划分为若干个独立的功能模块,连接时力求模块内部数据结构的紧凑性以及模块之间数据关系的松散性,尽可能减少各功能模块的相互影响。最后给出了系统主程序主流程、程序基本框架,并对软件编程的具体步骤和程序实现过程进行详细的描述。
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