[发明专利]基于轨迹在线规划的桥式吊车高效消摆控制方法有效
申请号: | 201210292959.8 | 申请日: | 2012-08-16 |
公开(公告)号: | CN102795544A | 公开(公告)日: | 2012-11-28 |
发明(设计)人: | 方勇纯;孙宁;张一淳 | 申请(专利权)人: | 南开大学 |
主分类号: | B66C13/06 | 分类号: | B66C13/06;B66C13/22 |
代理公司: | 天津佳盟知识产权代理有限公司 12002 | 代理人: | 侯力 |
地址: | 300071*** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 轨迹 在线 规划 吊车 高效 控制 方法 | ||
1.一种基于轨迹在线规划的桥式吊车高效消摆控制方法,其特征在于该方法包括:
第1、轨迹规划方案
由于桥式吊车的欠驱动特性,无法为负载的运动进行规划,因而常规工业机器人的轨迹规划方法不适用于吊车系统;为此,提出一种全新的桥式吊车在线轨迹规划方案;要规划的加速度轨迹具有如下表达式:
式中,t表示时间,变量后面(t)表示该变量为关于时间的变量,第一部分为定位参考加速度轨迹,用来保证台车的精确定位;第二部分则表示摆角消除环节,是关于负载摆角θ(t)及其角速度的函数,用以抑制与消除负载的摆动,其中负载摆角θ(t)简记为θ,角速度简记为
具体步骤包括:
第1.1、摆角消除环节设计;通过充分地分析台车与负载之间的动态耦合关系,为台车运动设计一种新型的摆角消除环节它具有如下结构:
其中,为摆角消除环节,同为方便描述及统一表达而引进,k>1为正的消摆增益;
第1.2、定位参考加速度轨迹的选取;主要考虑台车的运行效率、轨迹的光滑性,在此应用常规的S形轨迹;
第2、轨迹在线生成
在确定参考加速度轨迹摆角消除环节的具体表达式后,借助实时仿真或实验软件在线求解如下微分方程,得到θ(t)与
式中,l为吊绳长度,为摆角加速度,g表示重力加速度;将在线计算得到的负载摆角θ(t)及摆角速度代入式的表达式(6),再由式(4)获得规划加速度轨迹进而通过在线积分运算得到速度轨迹及位移轨迹xc(t)如下:
式中,为关于时间的积分,xr(t)为关于时间的积分,为关于时间的积分,xc(t)为关于时间的积分,为关于时间的积分,xe(t)为关于时间的积分;
第3、控制方法实现
借助传感器实时反馈的台车位移信号x(t)与速度信号实时计算x(t)、与轨迹xc(t)、之间的偏差,利用常规的PD控制器产生相应的驱动电机控制指令,实现吊车系统的高效消摆控制。
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