[发明专利]一种双摆旋转式起重机的自适应反步非线性摆动抑制控制方法

权利要求书

1.一种双摆旋转式起重机的自适应反步非线性摆动抑制控制方法，其特征在于：包括，

基于拉格朗日动力学方程建立双摆旋转式起重机数学模型并在所述数学模型中加入摩擦力前馈补偿模型：

其中，f₅₁、f₅₂、f₆₁、f₆₂、ε₁和ε₂为摩擦力前馈补偿模型的参数，f₅₁和f₆₁的值与最大静摩擦力对应，f₅₂和f₆₂是粘性摩擦系数，ε₁和ε₂是静态摩擦系数；

再利用所述数学模型分析双摆旋转式起重机摆动特性和负载；

根据所述特性建立旋转式起重机数学模型的能量函数，基于反步法和系统控制目标，建立李亚普诺夫函数，并基于所述能量函数和李雅普诺夫函数建立自适应控制器；

基于所述李雅普诺夫函数获得自适应控制率，将所述自适应控制率加入所述自适应控制器。

2.如权利要求1所述的双摆旋转式起重机的自适应反步非线性摆动抑制控制方法，其特征在于：所述双摆旋转式起重机数学模型表示为：

令

G(q)＝[g₁ g₂ g₃ g₄ g₅ g₆]^T

N＝[0 0 0 0 n₅ n₆]^T

F_f＝[f₁ f₂ f₃ f₄ f₅ f₆]^T

q＝[ζ₁ ζ₂ ζ₃ ζ₄ ζ₅ ζ₆]^T；

其中：M(q)为双摆旋转式起重机系统的惯性矩阵，为向心-科里奥利矩阵，G(q)为重力矢量，N为控制输入矢量，F_f为双摆旋转式起重机系统的机械摩擦力，q为双摆旋转式起重机系统状态变量，为一阶导数，为其二阶导数；m_h与m_l分别为吊钩和负载的质量，M₀与M₁分别为悬臂和压载物的质量，l₁与l₂分别为悬绳与吊钩到负载的质心的长度，L₁与L分别为压载物的长度和悬臂的长度，I_x、I_y、I_z为悬臂分别在x、y、z轴上的转动惯量，I_b为压载物的转动惯量，g为重力加速度，对于描述旋转式起重机系统的广义状态量，ζ_i,(i＝1,...,4)为吊钩与负载的摆角，对于驱动力/转矩，ζ₅为悬臂起伏方向驱动转矩，ζ₆为悬臂旋转方向驱动转矩，f₅、f₆分别为悬臂起伏和旋转方向的机械摩擦力，d_l,(l＝1,...,4)为空气摩擦力参数。

3.如权利要求1或2所述的双摆旋转式起重机的自适应反步非线性摆动抑制控制方法，其特征在于：所述能量函数表示为：

其中：分别表示悬臂负载，吊钩，摆动角ζ_i,i＝1,...,4的速度信号，为双摆旋转式起重机系统动能部分，为其负载和吊钩的势能部分。