[发明专利]一族基于正反POSICAST输入整形法的起重机防摇控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及港口起重机防摇控制方法，具体涉及一族基于正反POSICAST输入整形法的起重机防摇控制方法。

背景技术

在桥吊的实际运作过程中，小车一边会沿着大车的运行轨道运动，一边会通过升降机对吊重进行控制。这样，吊重在垂直平面的升降运动配合着小车相对大车的水平运动，将吊重送达指定的位置。很多学者希望可以通过一些传感器来实时监控吊重的状态，可是添加传感器会使系统变得更加复杂，而且会大大的增加设备的成本。所以，针对起重机防摇，更青睐于设计出一套适用于码头环境，安全有效，并且能够符合时间最优，成本最优要求的起重机防摇设备。现阶段，码头装卸起重机的所有操作基本上都由吊车司机完成。吊车司机凭借自己的工作经验以及灵活的应变能力，尽可能地减小吊重摇摆的幅度，可是这样吊车司机必须根据现场情况，不断地调整小车的速度，这会造成吊车司机身体不适，大大增加了工作量。而且目前，桥吊的工作效率很大程度上依赖吊车司机的操作水平，这也完全与行业自动化的趋势相背离。

上海振华提出过一种两段加速的输入整形法，两段加速法：在初始时刻给定小车一个恒定的加速度a，小车处于加速阶段；在T/4时刻，对小车叠加-a的加速度，此时小车从加速状态进入匀速状态；在T/2时刻，向小车叠加a的加速度，小车从匀速状态进入加速状态；在3T/4时刻，再向小车叠加-a的加速度，此时小车又从加速转态进入匀速状态，此时小车的运行速度正好达到预设的速度。整个过程中，负载的摆角也随小车速度的变化而变换，负载摆角的输出响应是这四个加速度作为阶跃输入的响应的叠加，所以3T/4时刻，摆角回到零。其中T是系统的阻尼振荡周期。

本发明人在之前发表的中国专利《基于正反POSICAST输入整形法的起重机防摇控制》中提出了三种方案，这三种方案都只有两个幅值和两个时滞的整形法，基于正向POSICAST控制方法能够消除二阶阶跃响应的超调，在三个不同时刻进行反向POSICAST的延时叠加，能够使吊重的摆角分别在3/2个，1个以及3/4个系统阻尼振荡周期内回到零。

上海振华建立的起重机防摇数学模型是忽略阻尼的二阶系统。之前，本发明人的中国专利《基于正反POSICAST输入整形法的起重机防摇控制》中提出的三种方案，其实仅涉及到两个幅值和两个时滞的情形。整形器时滞越短，摇摆角度的最大值越大；时滞越长，摇摆角度最大值越小，同时加速度的跳变越小，速度越平缓。用户在不同的场合需要选择不同的时滞。

发明内容

本发明的目的是针对相应知识的缺陷，解决基于输入整形法的任意时滞情况下的针对有阻尼防摇系统的开环控制法，如何使摆角在最短的时间内回到零。并且详细具体给出了3个时滞和4个时滞的基于正反POSICAST输入整形法的起重机防摇控制方法。

本发明的技术方案如下：

一族基于正反POSICAST输入整形法的起重机防摇控制方法，通过控制小车的加速度a_c，进而调节小车的运行速度V_c；其中，负载质量为m,吊绳长度为L,负载通过吊绳和小车相连,负载摇摆时的切向加速度为a_m，切向速度为V_m，k为摆角最后稳定时的幅值，ω_n为自然震荡频率，ξ为阻尼比，ω_d为阻尼震荡频率，吊绳与垂直方面的夹角为θ，系统的阶跃响应是：

T_d是小车和负载构成的系统的阻尼振荡周期，σ为超调量，

对于任意的阶跃n,

n为整形中的阶跃响应个数，A_i，t_i为第i个阶跃响应的幅值和时间，t_n为最后一个脉冲的时间；

所述基于正反POSICAST输入整形法的任意时滞起重机防摇控制方法是，加速阶段，加入正向加速度阶跃的幅值和时间点分别为：

[t_f0,t_f1,t_f2,…t_fn]＝[0,t_p,2t_p,…,nt_p]

加入反向加速度阶跃的幅值为：

时间点有以下多种选择：

1)[(n+1)t_p,(n+2)t_p,(n+3)t_p,…,(2n+1)t_p]