[发明专利]一种塔式起重机自适应容错控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种塔式起重机自适应容错控制方法及系统，包括：基于拉格朗日方法及实际塔式起重机工作状态，构建塔式起重机动态模型；对平衡位置的塔式起重机动态模型进行线性化处理，并根据塔式起重机的状态信息，构造新的被控变量；基于故障信号将新的被控变量重构成级联形式并设计优化塔式起重机控制器；基于变化率负定原则，设计控制器故障参数的自适应更新律，根据自适应更新律控制塔式起重机达到控制效果。本发明将系统状态信息重构成级联形式，通过自适应更新故障参数，有效解决了执行器突发故障的情况，提高了起重机工作的安全性，进一步对传统方法进行优化，避免了微分爆炸的情况，提高了控制器的效率和性能，保障了起重机的平稳运行。

技术领域

本发明涉及塔式吊车防摇运动控制的技术领域，尤其涉及一种塔式起重机自适应容错控制方法及系统。

背景技术

在日常生活中，起重机发挥着越来越重要的作用，同时也被用于越来越多的场合，由于起重机的工作场所比较复杂，大多处于工作条件恶劣的现场，安全问题会受到突发执行器故障的影响。如何有效的解决系统的执行器故障，是提高起重机安全性首要考虑问题之一。因此通过利用塔式起重机动态模型，根据设计的自适应更新率和优化的反步法控制器达到对塔式起重机良好的控制效果。

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。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种塔式起重机自适应容错控制方法及系统解决现有的起重机控制没有考虑执行器故障，安全性差以及无法及时收敛的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种塔式起重机自适应容错控制方法，包括：

基于拉格朗日方法及实际塔式起重机工作状态，构建塔式起重机动态模型；

对平衡位置的塔式起重机动态模型进行线性化处理，并根据塔式起重机的状态信息，构造新的被控变量；

基于故障信号将所述新的被控变量重构成级联形式并设计优化塔式起重机控制器；

基于变化率负定原则，设计所述控制器故障参数的自适应更新律，根据自适应更新律控制塔式起重机达到控制效果。

作为本发明所述的塔式起重机自适应容错控制方法的一种优选方案，其中：所述塔式起重机动态模型表示为：

其中，M为小车的质量，m为负载的质量，l为小车与吊钩之间的绳长，x为小车定位，α为悬臂旋转角度，θ₁和θ₂分别为投射到与吊臂平行的垂直平面上的角度和投射到垂直于悬臂的垂直平面上的角度，J₀为旋转方向转动惯量，F为x方向的驱动力，F_F为x方向的故障，T为α方向的驱动力，T_F为悬臂方向的故障。

作为本发明所述的塔式起重机自适应容错控制方法的一种优选方案，其中：还包括：对平衡位置的塔式起重机动态模型进行线性化处理，表示为：

其中，M为小车的质量，m为负载的质量，l为小车与吊钩之间的绳长，x为小车定位，α为悬臂旋转角度，θ₁和θ₂分别为投射到与吊臂平行的垂直平面上的角度和投射到垂直于悬臂的垂直平面上的角度，J₀为旋转方向转动惯量，F为x方向的驱动力，F_F为x方向的故障，T为α方向的驱动力，T_F为悬臂方向的故障。