[发明专利]基于干扰观测器的欠驱动吊车系统的终端滑模消摆控制方法及系统

权利要求书

1.基于干扰观测器的欠驱动吊车系统的终端滑模消摆控制方法，其特征在于，包括：

设定欠驱动吊车系统的期望轨迹，所述期望轨迹包含位置参考轨迹部分和消摆部分，所述位置参考轨迹部分用于指导台车到达期望的位置，所述消摆部分保证在不影响台车位置的情况下，有效地消除负载摆动；

根据台车加速度误差信号设计有限时间终端滑模面；

根据有限时间终端滑模面设计控制器，使得系统状态在有限时间内跟踪到期望轨迹；

其中,所述设定欠驱动吊车系统的期望轨迹，具体为：

其中，x_d为位置参考轨迹部分，为消摆部分；p_r∈R⁺代表台车目标位置，γ₁和γ₂是轨迹参数，ε∈R⁺是为了调节初始加速度而引入的参数，k是正控制增益，θ为负载摆角。

2.如权利要求1所述的基于干扰观测器的欠驱动吊车系统的终端滑模消摆控制方法，其特征在于，根据台车加速度误差信号设计有限时间终端滑模面，具体为：

其中，常数i＝2,3,a₄＝1,a₃＝a₀∈(1-ε,1),ε∈(0,1)，k_i的选择应该满足多项式λ³+k₃λ²+k₂λ+k₁是赫尔维茨多项式，k₁、k₂、k₃为常数，误差信号x为台车位置。

3.如权利要求2所述的基于干扰观测器的欠驱动吊车系统的终端滑模消摆控制方法，其特征在于，根据台车加速度误差信号y₃确定对应的误差动态方程，引入有限时间干扰观测器对误差动态方程中的不确定干扰项进行估计。

4.如权利要求3所述的基于干扰观测器的欠驱动吊车系统的终端滑模消摆控制方法，其特征在于，所述误差动态方程具体为：

其中，m_t与m_p分别代表台车质量与负载质量，θ为负载摆角，v是作用于台车的控制力，d代表外部干扰信号，k是正控制增益，f_rx是摩擦力，g是重力加速度，l代表绳长，x_d⁽³⁾为期望轨迹x_d的三阶导数。

5.如权利要求3所述的基于干扰观测器的欠驱动吊车系统的终端滑模消摆控制方法，其特征在于，所述有限时间干扰观测器具体为：

其中，v₁＝-λ₁lsgn(z₁-v₀)；λ₀、λ₁均为常数，且λ₀＞0,λ₁＞0；z₀是y₃的估计值，z₁为的估计值。

6.如权利要求1所述的基于干扰观测器的欠驱动吊车系统的终端滑模消摆控制方法，其特征在于，根据有限时间终端滑模面设计控制器，使得系统状态在有限时间内跟踪到期望轨迹，具体为：

其中，m_t与m_p分别代表台车质量与负载质量，θ为负载摆角，a、k′₁、k₂′均为常数，且0＜a＜1，k′₁＞0，k′₂＞0，为的估计。