[发明专利]一种起重船吊物系统空间摆振的主动控制方法及系统

权利要求书

1.一种起重船吊物系统空间摆振的主动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取吊物系统在x、y、z三个方向的摆角以及吊物系统顶点的位移，所述摆角由安装在吊钩上的角度传感器测得，所述位移由安装在吊物系统顶点处的位移传感器测得；

S2、根据时滞τ秒前的摆角及实时位移数据，计算安装在吊物系统顶部的作动器应实现的位移；

S3、基于所述作动器应实现的位移，控制所述作动器推动吊物系统顶点移动，从而控制吊物系统摆角；

所述步骤S2中，

由控制方程计算安装在吊物系统顶部的作动器应实现的位移；

其中，x_p(t)、y_p(t)分别为作动器在x方向和y方向应实现的位移，x₀(t)、y₀(t)分别为位移传感器测得的吊物系统顶部在x方向和y方向的位移，k为增益，l为吊物系统的吊索长度，α、β分别为吊索与竖直方向的夹角和吊索在水平面上的投影与x轴的夹角，τ是时滞；

基于摆角方程组确定最优增益和最优时滞；

其中，T为吊物系统的吊索内力，a_x、a_y、a_z分别是吊索与x、y、z轴的夹角，m是吊钩的质量，l是吊索长度，分别是吊物系统顶点在x、y、z方向的加速度；

令z_p＝0，a_z＝α，得到无控下的吊物系统摆角微分方程组：

将所述无控下的吊物系统摆角微分方程组与所述控制方程结合，并令x₀(t)、y₀(t)均为0，求出α的均方根值；遍历不同的增益k和时滞τ，并以α的均方根值为z轴，增益和时滞为x、y轴画出三维图，找出最低点对应的增益和时滞作为所述最优增益和最优时滞。

2.一种起重船吊物系统空间摆振的主动控制系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取吊物系统在x、y、z三个方向的摆角以及吊物系统顶点的位移，所述摆角由安装在吊钩上的角度传感器测得，所述位移由安装在吊物系统顶点处的位移传感器测得；

计算模块，用于根据时滞τ秒前的摆角及实时位移数据，计算安装在吊物系统顶部的作动器应实现的位移；

控制模块，用于基于所述作动器应实现的位移，控制所述作动器推动吊物系统顶点移动，从而控制吊物系统摆角；

执行所述计算模块时，

由控制方程计算安装在吊物系统顶部的作动器应实现的位移；

其中，x_p(t)、y_p(t)分别为作动器在x方向和y方向应实现的位移，x₀(t)、y₀(t)分别为位移传感器测得的吊物系统顶部在x方向和y方向的位移，k为增益，l为吊物系统的吊索长度，α、β分别为吊索与竖直方向的夹角和吊索在水平面上的投影与x轴的夹角，τ是时滞；

基于摆角方程组确定最优增益和最优时滞；

其中，T为吊物系统的吊索内力，a_x、a_y、a_z分别是吊索与x、y、z轴的夹角，m是吊钩的质量，l是吊索长度，分别是吊物系统顶点在x、y、z方向的加速度；

令z_p＝0，a_z＝α，得到无控下的吊物系统摆角微分方程组：

将所述无控下的吊物系统摆角微分方程组与所述控制方程结合，并令x₀(t)、y₀(t)均为0，求出α的均方根值；遍历不同的增益k和时滞τ，并以α的均方根值为z轴，增益和时滞为x、y轴画出三维图，找出最低点对应的增益和时滞作为所述最优增益和最优时滞。