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下載手機APP 起重機吊重防搖控製係統中需要實時獲取小車位置與速度、diaozhongbaijiaoyubaijiaojiaosududengzhuangtaibianliangxinxi，youyudiaozhongyuqizhongjixiaochederouxinglianjiejiegou，zhijieyongchuanganqiceliangdiaozhongbaijiaocunzaiyidingnandu，anzhuangchuanganqixianchangceliangzhuangtaibianliangxinxiyehuizengjiakongzhixitongchengben。yinci，weilehuodeqizhongjidiaozhongxitongzhuangtaibianliangdegujixinxi，yizhixunqiujiyuguanceqidelilunyufangfa，duiqizhongjidiaozhongxitongzhuangtaikongjianjinxingzhonggou。tongguoshijiyingyongbiaoming，lianghao，zhezhuyaoshiyouyu：①觀測器的設計完全依賴於起重機吊重係統動力學模型；②guanceqideshejishizhenduijuyouquedingcanshujianhuadexianxingmoxing，qiesuoshejideguanceqibenzhishangyeshixianxingde，yinci，guanceqideyouxiaoxingjuyouyidingdeshiyongfanwei。
擴張狀態觀測器是一種新型的非線性狀態觀測器。通過把係統中的內外擾動、係(xi)統(tong)未(wei)建(jian)模(mo)動(dong)態(tai)等(deng)擴(kuo)張(zhang)成(cheng)新(xin)的(de)一(yi)階(jie)狀(zhuang)態(tai)，再(zai)利(li)用(yong)特(te)定(ding)的(de)非(fei)光(guang)滑(hua)非(fei)線(xian)性(xing)誤(wu)差(cha)反(fan)饋(kui)，然(ran)後(hou)選(xuan)擇(ze)適(shi)當(dang)的(de)觀(guan)測(ce)器(qi)參(can)數(shu)，得(de)到(dao)係(xi)統(tong)所(suo)有(you)狀(zhuang)態(tai)的(de)觀(guan)測(ce)值(zhi)，也(ye)包(bao)括(kuo)對(dui)象(xiang)模(mo)型(xing)的(de)不(bu)確(que)定(ding)性(xing)和(he)未(wei)知(zhi)擾(rao)動(dong)的(de)觀(guan)測(ce)值(zhi)。針(zhen)對(dui)觀(guan)測(ce)器(qi)設(she)計(ji)的(de)不(bu)足(zu)，本(ben)文(wen)設(she)計(ji)了(le)起(qi)重(zhong)機(ji)吊(diao)重(zhong)係(xi)統(tong)擴(kuo)張(zhang)狀(zhuang)態(tai)觀(guan)測(ce)器(qi)，將(jiang)起(qi)重(zhong)機(ji)吊(diao)重(zhong)係(xi)統(tong)複(fu)雜(za)的(de)建(jian)模(mo)動(dong)態(tai)、外部幹擾等因素擴張成新基金項目：國家自然科學基金資助項目（（1005246）。
的狀態變量，惟一利用現場測量的小車位置信息，得到小車位置與速度、吊(diao)重(zhong)擺(bai)角(jiao)與(yu)角(jiao)速(su)度(du)等(deng)狀(zhuang)態(tai)變(bian)量(liang)的(de)估(gu)計(ji)信(xin)息(xi)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)重(zhong)構(gou)係(xi)統(tong)狀(zhuang)態(tai)空(kong)間(jian)。本(ben)文(wen)的(de)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)幾(ji)乎(hu)完(wan)全(quan)克(ke)服(fu)了(le)基(ji)於(yu)極(ji)點(dian)配(pei)置(zhi)的(de)觀(guan)測(ce)器(qi)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)的(de)不(bu)足(zu)，具(ju)有(you)更(geng)廣(guang)泛(fan)、更實際的工程應用價值。
1起(qi)重(zhong)機(ji)吊(diao)重(zhong)係(xi)統(tong)擴(kuo)張(zhang)狀(zhuang)態(tai)觀(guan)測(ce)器(qi)設(she)計(ji)擴(kuo)張(zhang)狀(zhuang)態(tai)觀(guan)測(ce)器(qi)本(ben)身(shen)是(shi)一(yi)個(ge)動(dong)態(tai)過(guo)程(cheng)，隻(zhi)需(xu)原(yuan)對(dui)象(xiang)的(de)輸(shu)入(ru)一(yi)輸(shu)出(chu)信(xin)息(xi)，無(wu)需(xu)描(miao)述(shu)對(dui)象(xiang)傳(chuan)遞(di)關(guan)係(xi)函(han)數(shu)的(de)任(ren)何(he)信(xin)息(xi)，所(suo)以(yi)觀(guan)測(ce)器(qi)的(de)設(she)計(ji)並(bing)不(bu)依(yi)賴(lai)於(yu)確(que)定(ding)的(de)係(xi)統(tong)動(dong)態(tai)模(mo)型(xing)。擴(kuo)張(zhang)狀(zhuang)態(tai)觀(guan)測(ce)器(qi)的(de)作(zuo)用(yong)本(ben)質(zhi)是(shi)由(you)被(bei)觀(guan)測(ce)係(xi)統(tong)觀(guan)測(ce)出(chu)該(gai)係(xi)統(tong)的(de)各(ge)階(jie)導(dao)數(shu)，並(bing)且(qie)可(ke)以(yi)將(jiang)係(xi)統(tong)的(de)已(yi)建(jian)模(mo)動(dong)態(tai)、未建模動態和外部幹擾作用等因素擴張成新的狀態變量。為此，將起重機吊重係統模型轉換為等效的積分串聯型標準係統。
11起重機吊重係統模型起重機吊重係統幾何模型的建立及動力學模型的建立過程參見，動力學模型為T，其中XiX為小車位置（m），X2X為小車速為吊重擺角（rad），X4為吊重擺角角速度（rad/s）；係數a）一1；M和m分別為小車和吊重質量（kg）；l為起升繩長（m）；g為重力加速度，g9.81m/s2；mF為小車驅動力輸入（N）。
基於小車位置信息的擴張狀態觀測器設計=yi計誤差；p=p，PT為觀測器參數；fal（（a，幻為原點附近具有線性段的連續冪次函數，其中a=3，4）S為線性段的區間長度，且S>0.增益；小誤差，大增益“的數學擬合。
得起重機吊重係統（i）的估計狀態向量1=，從而重構係統（i）的狀態變量空間。
2仿真實驗為了驗證擴張觀測器（5）設計的合理性，重構起重機吊重係統狀態空間X=t的有效小車驅動力F=2000N.經反複實驗取b=0.002，p=t.圖i為擴張觀測器狀態變量；y4經過坐標反變換得到狀態變量yir分別重構係統（i）狀態變量ri=r，r=，r=，r=的結果，可見觀測器能快速重構係統（4）的狀態變量，從而實現起重機吊重係統狀態空間重構。為重構狀態誤差（i=r表明各狀態變量的誤差收斂時間不超過0.2s，進一步驗證了觀測器重構狀態的快速性和有效性。
為了仿真研究冪次函數（6）中5對觀測器觀測誤差收斂速度的影響，取=1，2，3，4）作為狀態變量綜合誤差指標如，仿真實驗表明8對有較大的影響：當0<5<0.01時，及2收斂，表明係統（1）各狀態變量估計誤差收斂，在此區間，隨5的增大：！：<（收斂的時間延長；當0.01時，：<（發散，表明係統（1）各狀態變量估計誤差發散，不能通過擴張觀測器有效地重構起重機吊重係統狀態空間。由此可見，合理選擇5是觀測器設計有效的關鍵。
實驗中發現觀測效果幾乎不受係統參數M、m、Z的影響，具有非常好的係統參數適應性，這對的結論而言，具有很大的改進，從而擴大了所設計擴張狀態觀測器的實用範圍。
3結論通過坐標變換，起重機吊重四階係統轉換為積分串聯型五階係統，將係統已建模動態、未(wei)建(jian)模(mo)動(dong)態(tai)和(he)外(wai)部(bu)幹(gan)擾(rao)等(deng)因(yin)素(su)擴(kuo)張(zhang)成(cheng)新(xin)的(de)狀(zhuang)態(tai)，通(tong)過(guo)設(she)計(ji)的(de)擴(kuo)張(zhang)狀(zhuang)態(tai)觀(guan)測(ce)器(qi)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)全(quan)維(wei)重(zhong)構(gou)起(qi)重(zhong)機(ji)吊(diao)重(zhong)係(xi)統(tong)狀(zhuang)態(tai)空(kong)間(jian)，通(tong)過(guo)實(shi)驗(yan)得(de)到(dao)了(le)如(ru)下(xia)結(jie)論(lun)：1）各狀態變量誤差收斂時間不超過0.2s，觀測器具有良好的快速狀態觀測性能；2）連續冪次函數的線性區間範圍對狀態變量綜合誤差的影響較大；要使觀測器能有效地重構係統狀態空間，線性區間長度的變化範圍為（0，0.01；3）kuozhangzhuangtaiguanceqixiangduiyujiyujidianpeizhifangfashejidexianxingguanceqijuyoufeichanghaodexitongcanshushiyingxing，zheshidebenwendekuozhangzhuangtaiguanceqigengjuyougongchengyingyongjiazhi。
另外，本文對觀測器參數的設置是通過反複實驗試湊的方法，所以下一步的研究重點：一是觀測器參數的理論優化設計；二是觀測器的物理實現。
