[发明专利]一种双摆三维桥式起重机增强抗摆的自适应跟踪控制方法有效

专利信息
申请号: 202110547335.5 申请日: 2021-05-19
公开(公告)号: CN113336092B 公开(公告)日: 2022-12-23
发明(设计)人: 欧阳慧珉;赵冰清 申请(专利权)人: 南京工业大学
主分类号: B66C13/06 分类号: B66C13/06;B66C13/48;B66C13/46;G06F30/20;G06F119/14
代理公司: 南京禹为知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 32272 代理人: 王晓东
地址: 211800 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 三维 桥式起重机 增强 自适应 跟踪 控制 方法
【权利要求书】:

1.一种双摆三维桥式起重机增强抗摆的自适应跟踪控制方法,其特性在于,包括:

根据动力学基础理论和运动方程构建双摆三维桥式起重机模型的动力学方程;

基于系统状态量之间的耦合关系和所述动力学方程,求取台车位移信息和载荷摆动信息的两个广义状态量,并进一步获得广义误差量;

根据所述广义误差量构建非线性自适应跟踪控制器,并结合不确定参数和未知外部干扰计算自适应更新律,进行自适应跟踪控制;

非线性自适应跟踪控制器表达式如下:

其中:kpx,kpy,kdx,kdy为控制增益,为系统不确定参数和未知外部干扰相关参数的估计量,和为广义位移误差量,和为广义速度误差量,Υxy为系统摩擦力与未知外部干扰相关函数矩阵:

表达式为如下:

自适应更新律包括:

其中:A,B均为待确定自适应更新律增益矩阵,其数学表达式为:

A=diag{ai a2 a3 a4}∈R4×4

B=diag{b1 b2 b3 b4}∈R4×4

控制增益kpx,kpy,kdx,kdy利用调整PID控制器的经验对其进行调整,增强抗摆项控制增益参数κj(j=1,2,3,4)的值以及所述自适应更新律增益矩阵A,B通过反复试验得出,对于参考轨迹中xd,yd,x0,y0和txd,tyd的选取,要根据实际作业时的目标位置自由,考虑安全并符合实际情况选取。

2.如权利要求1所述的双摆三维桥式起重机增强抗摆的自适应跟踪控制方法,其特征在于:所述构建双摆三维桥式起重机模型的动力学方程包括,

起重机模型的动力学方程表示为:

其中:M为惯性矩阵,C为向心一柯氏力矩阵,q为状态向量,G为重力向量,Γ为控制输入向量,Ξ为未知的外部干扰,包括空气阻力。

3.如权利要求1或2所述的双摆三维桥式起重机增强抗摆的自适应跟踪控制方法,其特征在于:所述广义状态量包括,

所述广义状态量包括广义位移状态量和广义速度状态量,将所述广义位移状态量设定为ψx和ψy,所述广义速度状态量设定为和所述广义状态量的具体表达式如下所示:

ψx=x+κ1S1C22S3C4,ψy=y+κ3S24S4

其中:x和分别为台车在X方向的位移及速度,y和分别为台车在Y方向的位移及速度,Si和Ci(i=1,2,3,4)分别为Sinθi和Cosθi(i=1,2,3,4)的缩写形式,κj(j=1,2,3,4)为增强抗摆项控制增益参数。

4.如权利要求3所述的双摆三维桥式起重机增强抗摆的自适应跟踪控制方法,其特征在于:所述广义误差量包括,

利用所述广义状态量与台车的参考轨迹作差获取,所述广义误差量包括广义位移误差量和广义速度误差量,将所述广义位移误差量设定为和所述广义速度误差量设定为和具体表达式如下所示:

其中:κj(j=1,2,3,4)为增强抗摆项控制增益参数。

5.如权利要求4所述的双摆三维桥式起重机增强抗摆的自适应跟踪控制方法,其特征在于:所述台车的参考轨迹包括,

利用台车的参考轨迹实现跟踪控制,所述参考轨迹分别设定为xr与yr,其表达公式为:

其他情况下:

其中:xd,yd为台车的目标位置;x0,y0为台车的初始位置;txd,tyd为台车定位时间。

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