在平面单摆桥式起重机实验台上，验证三段光滑器对负载摆动控制的效果。当使用梯形速度指令驱动起重机时，会引起负载的大幅摆动。图3.4表示使用梯形速度指令驱动起重机，小车的驱动距离从5 cm到55 cm，横坐标表示小车的驱动距离，纵坐标表示负载的最大残余振幅。驱动距离变化时，负载的最大残余振幅包含了波峰和波谷。小车加速时会引起负载的摆动，同样，在小车减速时，也会引起负载的摆动。前后两个摆动的相位有时候是相同的，这时振荡互相叠加，负载的残余振幅达到波峰值。当前后两个摆动的相位相反时，振荡互相抵消，这个时候负载的残余振幅达到波谷值，残余振幅几乎为零。为了验证三段光滑器的有效性，使用三段光滑器对梯形速度指令进行光滑处理，处理后的指令驱动小车运动。在三段光滑器的作用下，残余振幅被抑制在很小的范围内。这个实验证明了三段光滑器消除负载摆动振荡的有效性。
图3.4 驱动距离对残余振幅的影响
负载通过绳索与小车连接，可以看成是一个单摆。如果知道绳索的长度，由单摆的频率计算公式可以得到负载摆动频率的近似值。当然，连接负载的绳索长度不可能准确地测量出来，尤其是在实际工作条件下。所以非常有必要研究在绳索长度估计不准确的时候，误差对系统的残余振幅的影响。假设模型的绳长是1 m时，根据单摆频率公式可以得到系统的固有频率，使用固有频率可以设计三段光滑器。每次实验改变一次绳索长度，然后使用三段光滑器驱动吊车，记录残余振幅的大小。实验中三段光滑器固有频率的数值保持不变。(www.xing528.com)
图3.5表示实际绳长与对应的残余振幅的关系，在绳长为40～170 cm的范围内，三段光滑器能消除大部分的残余振幅。当系统实际绳长从170 cm增加时，三段光滑器驱动下的残余振幅增长得较快，这是因为三段光滑器在低频处的不敏感性比较差。当系统实际绳长从40 cm逐渐减小时，三段光滑器驱动下的残余振幅变化很小，这是因为三段光滑器在高频处的不敏感性比较好。实验结果证明了提出的三段光滑器能够抑制系统的残余振动，同时也证实了关于三段光滑器的频率不敏感性分析的结论。
图3.5 吊索长度对残余振幅的影响
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