[发明专利]一种移动式吊装设备的回转防摇控制方法

权利要求书

1.一种移动式吊装设备的回转防摇控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：建立移动式港口起重机的简化的力学模型；

S2：基于拉格朗日定理和S1中的力学模型，对吊臂和吊重的摆动进行动力学分析，从而得到吊臂和吊重的动力学方程；

S3：根据吊臂和吊重的动力学方程计算吊臂的位移和吊重的摆角；

S4：将力学模型中的驱动力转化为计算机可识别的阶跃信号，计算阶跃信号和吊臂位移的差值，将该差值作为位移PID控制器的输入，采用位移PID控制器对吊臂的位移进行控制，使得吊臂快速达到指定位置；计算位移PID控制器的输出信号和吊重摆角的差值，将该差值作为摆角PID控制器的输入，并采用摆角PID控制器对吊重的摆幅进行控制，从而控制吊重的稳定；

所述S1中的力学模型的约束为完整约束，主动力为有势力，该模型具有两个自由度；该力学模型具体为：以吊臂与起重机机身连接的一端为原点O建立三维直角坐标系，吊臂的另外一端为点A，吊重为点B，OA为吊臂，OA能够在三维直角坐标系中的xOy平面内做回转运动，吊重B能够在三维直角坐标系的yOz平面内摆动；在该力学模型中的广义坐标为其中θ为OA与x轴的夹角，为AB与z轴的夹角；

所述S3中采用MATLAB对吊臂和吊重的动力学方程分别进行仿真从而得到吊臂的位移及吊重的摆角，具体为：基于吊臂的动力学方程，使用MATLAB中的第一fcn模块计算θ的加速度，将第一fcn模块的计算结果进行积分计算从而得到θ的角速度，将θ的角速度进行积分计算从而得到θ的位移，也即吊臂的位移；基于吊重的动力学方程，使用MATLAB中的第二fcn模块计算的加速度，将第二fcn模块的计算结果进行积分计算从而得到的角速度，将的角速度进行积分计算从而得到的位移，也即吊重的摆角。

2.根据权利要求1所述的一种移动式吊装设备的回转防摇控制方法，其特征在于，所述S2具体为：计算广义坐标下A、B点的位置分量：

x_A＝a cosθ

y_A＝a sinθ

z_A＝0

x_B＝a cosθ

其中x_A为A点在x轴坐标上的位置分量，y_A为A点在y轴坐标上的位置分量，z_A为A点在z轴坐标上的位置分量，a为OA的长度；x_B为B点在x轴坐标上的位置分量，y_B为B点在y轴坐标上的位置分量，z_B为B点在z轴坐标上的位置分量，b为连接吊臂和吊重的钢丝绳的长度，也即A点和B点之间的距离；

计算A点和B点的速度分量为：

其中为x_A的导数，为y_A的导数，为z_A导数，为θ的导数,为x_B的导数，为y_B的导数，为z_B导数，为的导数；

基于条件：和以及拉格朗日定理，得到吊臂和吊重的动力学方程，所述吊臂的动力学方程为：

其中为的导数，为的导数，g为重力加速度；

所述吊重的动力学方程为：

其中M为作用在原点O点处的xOy平面内的驱动力矩。