[发明专利]一种桥式吊车的防摆控制方法

权利要求书

1.一种桥式吊车的防摆控制方法，其特征在于，包括

S100、建立桥式吊车的运动方程；

S200、根据桥式吊车的运动方程构建有限时间状态观测器和非奇异快速终端滑模控制器；

S300、将有限时间状态观测器和非奇异快速终端滑模控制器进行结合并控制桥式吊车的运行；步骤S100中桥式吊车的运动方程为：

其中，M为吊车的质量，m为负载的重量，l为绳长，θ为负载摆角，g为重力加速度，F为控制输入，d为吊车运行过程中所受摩擦力；为θ的一阶微分，为θ的二阶微分，为吊车位移x的二阶微分；步骤S200中构建有限时间状态观测器的具体过程为：

将桥式吊车的运动方程转变为：

将转变的运动方程改为状态方程：

其中，代表摩擦力引起的扰动，是x的一阶微分，是x的二阶微分，是θ的一阶微分，是θ的二阶微分；

将状态方程转变为如下子系统方程：

其中，

D₁＝Δf₁+Δb₁+d₁

D₂＝Δf₂+Δb₂

其中，Δf₁、Δf₂、Δb₁和Δb₂均是由参数不确定性和模型误差引起的扰动；D₁为吊车位移方向受到的集总扰动，D₂为摆角方向受到的集总扰动；

设计有限时间状态观测器：

其中，x₁为状态方程的输出，为x₁的估计值，为x₂的估计值，为D₁的估计值，为的估计值，τ为常数，λ_i(i＝1,2,3,4)为有限时间状态观测器的参数。

2.根据权利要求1所述的一种桥式吊车的防摆控制方法，其特征在于，步骤S200中构建非奇异快速终端滑模控制器的具体过程为：

对子系统方程设置滑模面：

其中，c₁,c₂,c₃,c₄均为常数，r₁,r₂,r₃,r₄均为分数，x_d为吊车位移设定值；其中，z_m是|z|的上界，并且0＜z＜1，是饱和函数；

对滑模面s₁求导得到等效控制律u_eq为：

设计趋近律为：

其中，k₁,k₂,p均为正常数；

根据趋近律和等效控制律得到切换控制律为：

3.根据权利要求2所述的一种桥式吊车的防摆控制方法，其特征在于，步骤S300中将有限时间状态观测器和非奇异快速终端滑模控制器进行结合得到的复合控制律为：

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种桥式吊车的防摆控制方法，其特征在于，利用拉格朗日动力学方程建立桥式吊车的运动方程。