[发明专利]欠驱动桥式吊车全局稳定控制方法

权利要求书

1.一种欠驱动桥式吊车全局稳定控制方法，其特征在于，包括：

建立欠驱动桥式吊车系统的动力学模型；

通过同胚坐标变换简化所述动力学模型，以获得欠驱动桥式吊车的等效状态方程；

基于所述等效状态方程设置输入干扰预估器、反馈控制器以及状态观测器；其中，所述输入干扰预估器用于对欠驱动桥式吊车非线性等价干扰部分进行实时估计；所述反馈控制器用于对欠驱动桥式吊车的线性部分进行反馈控制；所述状态观测器用于估计出等价干扰估计值用于补偿扰动对系统造成的影响；

根据所述欠驱动桥式吊车的控制参数，设置反馈控制器的约束条件，并将欠驱动桥式吊车的已知参数代入到输入干扰预估器、反馈控制器以及状态观测器中，以通过所述输入干扰预估器、反馈控制器以及状态观测器控制欠驱动桥式吊车中小车的摆动。

2.根据权利要求1所述的欠驱动桥式吊车全局稳定控制方法，其特征在于，所述欠驱动桥式吊车系统的动力学模型如下：

式中：M为小车重量，m为吊重重量，l为吊绳长度，F(t)为系统驱动力，x为桥式吊车水平位移，θ为负载关于竖直方向的摆角，为负载关于竖直方向的摆角的加速度，为桥式吊车水平运动加速度，为负载关于竖直方向的摆角速度，为桥式吊车水平运动速度，g为重力加速度9.8m/s²。

3.根据权利要求2所述的欠驱动桥式吊车全局稳定控制方法，其特征在于，所述同胚坐标变换如下：

其中：q₁＝θ,q₂＝x

式中：Γ为新系统下的坐标变换的雅克比矩阵，z₁为新系统下的第一个状态变量，z₂为新系统下的第二个状态变量，z₃为新系统下的第三个状态变量，z₄为新系统下的第四个状态变量，α(q₂)为一个连续函数且α(0)＝0，为原系统拉格朗日方程对角速度的求导，m₁₁(q)的值为ml²，m₁₂(q)的值为mlcosθ。

4.根据权利要求1所述的欠驱动桥式吊车全局稳定控制方法，其特征在于，所述欠驱动桥式吊车的等效状态方程如下：

式中：为新系统状态变量的一阶导数，A为新系统的系统矩阵，B为新系统的控制矩阵，σ为新系统下的等效虚拟干扰，z为新系统状态变量，u为新系统的控制输入，C为新系统的输出矩阵，y为新系统的输出。