[发明专利]桥式吊车有限时间轨迹跟踪控制器及其设计方法

摘要

本发明公开了桥式吊车有限时间轨迹跟踪控制器及其设计方法；首先引入了一个非奇异终端滑模面，可将一阶和二阶滑模控制方法的优点联系起来，取得一个绝对连续的控制输入。然后，受静态扭矩计算方法的启发，提出有限时间控制器。通过引入Lyapunov候选函数，对闭环系统的稳定性进行了分析，并求得有限收敛时间T。通过对比所提控制器与LQR控制器、增强耦合非线性控制器以及基于运动规划的自适应控制器，证明了所提控制方法的正确性与有效性。

主权项

1.桥式吊车有限时间轨迹跟踪控制器，其特征是，跟踪控制器为：其中，为台车驱动力v关于时间的一阶导数，为未知函数M_t+m_psin²θ的估计，M_t为台车质量，m_p为负载质量，θ为负载摆角，u_n表示新的控制输入u的等效控制部分，u_r为新的控制输入u的切换控制部分，表示未知函数的估计，q＝[x θ]^T为系统的状态向量，x为台车位移，为系统的状态向量q关于时间的一阶导数，为系统的状态向量关于时间的二阶导数，t表示时间；的表达式为：为未知函数M_t+m_psin²θ的估计，M_t为台车质量，m_p为负载质量，θ为负载摆角，λ_min为M_t+m_psin²θ的下界，λ_max表示为M_t+m_psin²θ的上界；un的表达式为：u_n表示新的控制输入u的等效控制部分，x_f表示台车的目标轨迹，λ₀,λ₁,λ₂,β,为正的控制增益，e_x＝x‑x_f为台车的跟踪误差，x为台车位移，为台车跟踪误差关于时间的一阶导数，为台车的跟踪误差关于时间的二阶导数，s为终端滑模面；ur的表达式为：u_n表示新的控制输入u的等效控制部分，u_r为新的控制输入u的切换控制部分，σ＞1为正的控制增益，为引入的辅助函数，λ_min为M_t+m_psin²θ的下界，λ_max表示为M_t+m_psin²θ的上界，M_t为台车质量，m_p为负载质量，θ为负载摆角，s为终端滑模面，w表示|Q|的上界，为未知函数的估计；的表达式为：M_t表示台车质量，m_p表示负载质量，θ是负载摆角，为负载摆角θ关于时间的一阶导数，是负载摆角θ关于时间的二阶导数，为台车位移x关于时间的二阶导数，g表示重力加速度，l表示吊绳长度，分别表示外部扰动d₁、d₂关于时间的一阶导数，表示台车与桥架之间的摩擦力f_rx关于时间的一阶导数；为未知函数的估计，如果中的所有参数已知，选择否则选择