[发明专利]基于有益扰动的四自由度塔式吊车系统的滑模控制方法

权利要求书

1.一种基于有益扰动的四自由度塔式吊车系统的滑模控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

获取四自由度塔式吊车系统的参数数据和运行状态数据；

根据获取的数据，利用预设的非线性扰动观测器进行扰动估计，根据预设扰动效应指标进行有益扰动和有害扰动的判断；

将有益扰动添加到预设滑模控制器中，去除有害扰动，驱动悬臂的回转角以及台车的位移分别到达期望的角度和目标位置，并使得负载摆动为零或者在预设范围内。

2.如权利要求1所述的基于有益扰动的四自由度塔式吊车系统的滑模控制方法，其特征在于：

负载摆角的绝对值小于90°。

3.如权利要求1所述的基于有益扰动的四自由度塔式吊车系统的滑模控制方法，其特征在于：

当时间趋于无穷时，集合扰动向量以及包含内部扰动和外部扰动的扰动均收敛于零。

4.如权利要求1所述的基于有益扰动的四自由度塔式吊车系统的滑模控制方法，其特征在于：

观测误差向量为集合扰动向量与集合扰动估计向量的差值，集合扰动估计向量为第一辅助函数与第二辅助函数的和；

第一辅助函数为：

第二辅助函数为：

Γ₂＝Ls

其中，L为正定对角观测增益矩阵，为有界可测量向量，为控制输入向量，s为滑模面向量。

5.如权利要求1所述的基于有益扰动的四自由度塔式吊车系统的滑模控制方法，其特征在于：

扰动效应指标为：

其中，s为滑模面向量，为集合扰动向量的估计向量，代表元素乘积。

6.如权利要求1所述的基于有益扰动的四自由度塔式吊车系统的滑模控制方法，其特征在于：

滑膜控制的实际输入为：

其中，λ为正定对角控制矩阵，为辅助矩阵，k_p＝diag(k_p1,k_p2)、k_s＝diag(k_s1,k_s2)以及k_u＝diag(k_u1,k_u2)表示正定控制增益矩阵，s为滑模面向量，表示集合扰动向量的估计向量；

sgn(s)＝[sgn(s₁) sgn(s₂)]^T，Θ(χ)＝diag[Θ(χ₁),Θ(χ₂)]，q₂＝[θ₁ θ₂]^T，θ₁和θ₂为负载摆角。

7.如权利要求4或5或6所述的基于有益扰动的四自由度塔式吊车系统的滑模控制方法，其特征在于：

滑模面向量为：

其中，λ为正定对角控制矩阵，e为定位误差向量。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的有益扰动的四自由度塔式吊车系统的滑模控制方法的滑模控制系统，其特征在于：包括：

数据获取模块，被配置为：获取四自由度塔式吊车系统的参数数据和运行状态数据；

扰动判断模块，被配置为：根据获取的数据，利用预设的非线性扰动观测器进行扰动估计，根据预设扰动效应指标进行有益扰动和有害扰动的判断；

滑膜控制模块，被配置为：将有益扰动添加到预设滑模控制器中，去除有害扰动，驱动悬臂的回转角以及台车的位移分别到达期望的角度和目标位置，并使得负载摆动为零或者在预设范围内。

9.一种介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的基于有益扰动的四自由度塔式吊车系统的滑模控制方法中的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的基于有益扰动的四自由度塔式吊车系统的滑模控制方法中的步骤。