[发明专利]一种桥式吊车的防摆控制方法

说明书

本发明公开了一种桥式吊车的防摆控制方法，属于桥式吊车防摆技术领域。本发明的一种桥式吊车的防摆控制方法，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。针对现有技术中桥式吊车的防摆效果较差的问题，本发明提供一种桥式吊车的防摆控制方法，通过有限时间状态观测器与非奇异终端滑模控制器的结合，使桥式吊车进行快速准确的定位和防摆，从而提高了桥式吊车的防摆效果。

技术领域

本发明属于桥式吊车防摆技术领域，更具体地说，涉及一种桥式吊车的防摆控制方法。

背景技术

桥式吊车是一种常见的重型货物运输工具，其系统是典型的欠驱动系统，具有负载能力强、活动灵活、能耗低等优点。随着社会的工业化发展，为了提高工作效率，对桥式吊车的需求也越来越大，广泛使用在港口、码头、工厂、仓库等地。如果吊车能安全快速的移动，能直接影响货物的装卸效率，但在实际使用时，会因为负载的摆动导致桥式吊车安全系数的降低。负载摆动的主要原因是惯性、摩擦与风的影响。桥式吊车是非线性、强耦合的系统，所以吊车的控制难度比较高，难以达到快速定位和消摆的效果。目前桥式吊车的主要控制方法是由有经验的操作工人来进行，当遇到大风等外力干扰情况时，操作工利用自己的经验来对吊车进行减速、加速或反向移动等操作来减少负载的摆动，长时间处于这种工作状态的操作工很容易产生疲劳的错误，进而引发安全事故。因此为了降低事故，提高效率，增加收益，迫切需要全自动定位消摆控制。

针对上述问题，现有技术也提出了一些解决方案，例如发明创造名称为；一种桥式吊车系统的全局滑模控制方法(申请日：2019年05月24日；申请号：CN201910440496.7)，该方案的控制方法在实现桥式吊车系统的台车定位控制和消摆控制的同时保证了桥式吊车系统在运行全过程都具有良好鲁棒性，提高了桥式吊车的控制效率，降低了桥式吊车系统在实际运行时因外界干扰和不确定参数引发的安全问题的概率。该发明的不足之处在于，控制系统中虽采用全局滑模，但是滑模控制的抖振问题并不能完全解决，整个系统在控制过程中，仍存在抖振问题。

此外，还有发明创造名称为：一种基于灰狼算法的桥式吊车PID控制方法(申请日：2019年10月25日；申请号：CN201910787491.1)，该方案采用的PID控制器结构是双闭环结构，将采集的吊车运行过程中货物的摆动角度和位移长度作为控制系统的输入，实际工作与目标值的差值为输出，对吊车进行PID控制。其中内环是角度控制系统，设定目标摆动角度，根据实际工作摆动角度和目标摆动角度之间的摆角误差来闭环反馈调节实际摆动角度，将摆角误差控制在一定范围内；外环为位移控制系统，与内环具有同样的反馈原理。本发明将复杂的机械模型合理简化至二维平面上，利用灰狼仿生算法的全局搜索性来快速寻找最优的控制参数，提出闭环控制策略，实现了大型作业器械桥式吊车的智能化操作，克服桥式吊车在运行过程中摆角幅度大、定位反应慢的问题。该发明的不足之处在于，控制方法虽然采用了灰狼算法的桥式吊车PID控制，但是当遇到扰动时，由于PID控制器的积分作用，会将误差不断累积，虽然能回复到给定值，但此过程时间较长，响应较差。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中桥式吊车的防摆效果较差的问题，本发明提供一种桥式吊车的防摆控制方法，通过有限时间状态观测器与非奇异终端滑模控制器的结合，使桥式吊车进行快速准确的定位和防摆，从而提高了桥式吊车的防摆效果。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种桥式吊车的防摆控制方法，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。

更进一步地，步骤S100中桥式吊车的运动方程为：