[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

说明书

本发明公开了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分析特性；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。本发明中自适应控制率的设计对不同的旋转式起重机的系统参数具有良好的鲁棒性；自适应控制器中类PD的控制方法可实现精准定位，通过摆角信息反馈和对误差项的设计抑制外部扰动；将两者相结合实现对不同起重机系统的高效轨迹跟踪与摆动抑制从而达到控制效果。

技术领域

本发明涉及欠驱动起重机系统运动控制的技术领域，尤其涉及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。

背景技术

欠驱动系统，即系统输入少于系统自由度的系统。其中，起重机系统作为一种典型的欠驱动系统，负载和吊钩的角度为其不可直接控制力。且其拥有结构简单，功耗低，执行机构少，应用场合广泛等诸多优点。一般来说，起重机的传统摆动消除方式大多是以人为主导的操作，但这导致了很多问题，因为人的操作有别于机器操作，不能实现准确定位和消除摆动。其不精确的操作不仅会造成误差，甚至还会产生危险。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：在双摆旋转式起重机悬臂的起伏和旋转动作对负载的摆动产生影响且负载无法直接控制的情况下，如何同时实现悬臂准确定位以及快速抑制吊钩、负载的摆动。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：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，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分析特性；

根据所述特性建立旋转式起重机数学模型的能量函数，并基于所述能量函数建立自适应控制器，以解决模型参数未知问题；

基于反步法和系统控制目标，建立李亚普诺夫函数，并基于李雅普诺夫函数优化所述自适应控制器；通过自适应控制器对双摆旋转式起重机摆动抑制进行控制。

作为本发明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的一种优选方案，其中：所述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 0n₅ n₆]^T

F_f＝[f₁ f₂ f₃ f₄ f₅ f₆]^T

q＝[ζ₁ζ₂ζ₃ζ₄ζ₅ζ₆]^T；