[发明专利]一种欠驱动吊车系统的控制方法及控制系统

说明书

本发明涉及一种欠驱动吊车系统的控制方法及控制系统，先利用扰动观测器对吊车系统进行观测，得到系统状态和总扰动。然后利用强化学习控制器对系统状态进行处理，得到虚拟控制律，并根据虚拟控制律和总扰动计算实际控制律，再利用实际控制律对吊车系统进行控制，能够在控制跟踪误差消除的过程中，融入强化学习智能控制机制，解决了吊车系统跟踪控制的反馈误差消除问题，提高了控制精度。

技术领域

本发明涉及欠驱动吊车系统控制技术领域，特别是涉及一种欠驱动吊车系统的扰动补偿及强化学习控制方法及控制系统。

背景技术

吊车是一种作循环、间歇运动的机械起吊搬运设备，其被广泛应用于各类工业现场，如港口、车间、电力、工地等，在吊装设备、抢险救灾、起重、救援等领域具有显著功能优势。常见的起重机系统根据不同的结构分为多种类型，例如塔式吊车，旋转吊车，桥式吊车等。对于吊车系统，未激活状态通常会导致控制输入的数量少于自由度，这是欠驱动系统的主要特征，即吊车系统具备欠驱动系统的特性。

近年来，吊车的应用广泛受到各个方面的重视。以桥式吊车为例，吊车首先将有效载荷提升到一定的安全高度，将其悬挂在推车上，然后将其水平移动到所需位置的正上方。当有效载荷下降到所需位置时，整个操作过程结束。通常应在推车高速移动期间和结束时保持足够小的振幅摆幅，这决定了整个过程的控制性能。但受欠驱动特性的影响，高速推车调节和摆动衰减相互矛盾。除了欠驱动特性外，模型不确定性，测量噪声和外部干扰也是影响实际应用中桥式吊车系统有效性的常见问题。因此，上述困难给桥式吊车的防摆控制带来了很大的挑战。

常用的吊车控制算法有input shaping-based控制，反步控制，滑模控制等，这些方法虽然能够在一定程度上实现对吊车的跟踪控制以及干扰减弱，但值得指出的是，这些方法都是基于模型的，没有足够的能力来处理参数不确定性和外部干扰，例如摩擦力。

因此，亟需一种能够处理参数不确定性和外部干扰，同时对吊车系统进行控制的控制方法及控制系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种欠驱动吊车系统的控制方法及控制系统，能够克服各种内部不确定性和外部干扰的影响，提高对欠驱动吊车系统进行控制的控制精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种欠驱动吊车系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

利用扰动观测器对吊车系统进行观测，得到系统状态和总扰动；

利用强化学习控制器对所述系统状态进行处理，得到虚拟控制律；

根据所述虚拟控制律和所述总扰动计算实际控制律；

利用所述实际控制律对所述吊车系统进行控制。

一种欠驱动吊车系统的控制系统，所述控制系统包括：

观测模块，用于利用扰动观测器对吊车系统进行观测，得到系统状态和总扰动；

处理模块，用于利用强化学习控制器对所述系统状态进行处理，得到虚拟控制律；

计算模块，用于根据所述虚拟控制律和所述总扰动计算实际控制律；

控制模块，用于利用所述实际控制律对所述吊车系统进行控制。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：