[发明专利]基于干扰观测器和广义负载位置追踪的防摇定位控制方法

说明书

本发明公开了基于干扰观测器和广义负载位置追踪的防摇定位控制方法，属于工业级行车技术领域，该控制方法将干扰观测器构成的前馈补偿器和广义负载位置追踪的反馈控制器相结合，根据补偿器和反馈控制器的输出共同计算下一时刻行车的加速度。本发明提供的广义负载位置追踪控制器方法对行车进行防摇定位，同时使用干扰观测器对行车轨道的局部磨损和绳长测量误差等外界干扰以及模型参数不匹配等内部干扰进行有效估计，方法简单易行，且对参数未知或不确定的情形具有良好的鲁棒性，从而更好地提升防摇效果，提高工业生产中吊车调运物品的安全性、可靠性及工作效率。

技术领域

本发明属于工业级行车技术领域，具体涉及基于干扰观测器和广义负载位置追踪的防摇定位控制方法。

背景技术

随着全球工业的发展和生产规模的扩大，行车在工业生产中的作用日趋增大，行车是一种重要的重物装卸搬运设备，在各个工业现场具有广泛应用。然而，行车在吊运过程中不可避免地会产生摇摆。因此，研究控制并消除行车吊运时的摇摆并实现精确定位，对提高工业现场的作业效率、搬运精度和工业控制自动化具有重要的意义。

行车在吊运过程中总是不可避免地造成吊物的摇摆，通常需要非常熟练的行车操作工手动操作控制吊物的摇摆，这也是目前最为常用的做法。吊物的摇摆会加速机械磨损，增长吊物的转运时间，甚至造成安全事故。机械防摇摆都需要增加机械设备自重且造价较高，在一些尺寸要求较高的场合受到限制，不利于起重设备轻量化发展，目前新制造设备很少采用。

因此，通过各类算法来控制吊车运行轨迹进行防摇摆控制得到了更多的重视，防摇定位控制可以自动消除吊物在运行过程中产生的摇摆，更快地完成吊物的转运，特别是带有定位功能的自动化工业级行车，防摇摆系统可以使行车的操作变得更高效、更安全。

目前，行车防摇的控制算法很多都是基于系统的精确模型而设计的，它们对不确定的外部干扰敏感，而实际系统中，系统不可避免的会受到这些不确定的干扰的影响，这些模型很难在实践中达到期望的效果。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提出基于干扰观测器和广义负载位置追踪的防摇定位控制方法，且对参数未知或不确定的情形具有良好的鲁棒性，同时引入干扰观测器来估计和补偿不确定扰动的影响，两者结合起来决定最终的输出，从而更好的提升防摇效果。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

基于干扰观测器和广义负载位置追踪的防摇定位控制方法，该控制方法采用干扰观测器构成的前馈补偿器和广义负载位置追踪的反馈控制器相结合，根据补偿器和反馈控制器的输出共同计算下一时刻行车的加速度，具有以下步骤：

步骤1：对行车动力学建模得到传递函数G_p(s)；

步骤2：由激光测距仪和角度测量仪分别测得行车实时位置x和负载角度θ，得出广义负载位置信号g_p：

g_p＝x+δ(θ)

其中，δ(θ)为一标量函数；

步骤3：计算广义负载误差ε_p(t)：

ε_p(t)＝g_p-x_p

其中，x_p为行车目标位置；

步骤4：计算广义负载位置追踪控制器的输出a：

其中，k_p、k_d为控制增益，为广义负载误差ε_p对时间的微分，为行车实时位置x对时间的微分，为δ(θ)对时间的微分；

步骤5：使用干扰观测器计算得到干扰估计