[发明专利]基于欠驱动桥式起重机的有限时间跟踪控制方法

摘要

本发明公开了一种基于欠驱动桥式起重机的有限时间跟踪控制方法，包括步骤1：建立欠驱动桥式起重机的动力学模型；步骤2：引入控制输入并得出u与实际控制输入F_a之间的关系；步骤3：设计欠驱动桥式起重机的虚拟控制器，并最终得到新的控制器u；步骤4：将新的控制器u输入欠驱动桥式起重机的控制系统，对系统控制输入量F_a进行控制。本发明基于欠驱动桥式起重机的有限时间跟踪控制方法，其能在有限的时间内使欠驱动桥式起重机的运动跟踪理想目标轨迹，保证欠驱动桥式起重机快速移动至目标位置，且运动过程中负载摆动幅度在10°以内。

主权项

1.一种基于欠驱动桥式起重机的有限时间跟踪控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立欠驱动桥式起重机的动力学模型：上式中：M为吊车质量，单位为kg；m_c为负载质量，单位为kg；L为吊绳的长度，单位为m；x为吊车位移，单位为m；为x的二阶导数；θ为吊绳的摆角，单位为rad；为θ的二阶导数；F_a为控制输入量，单位为N；f_x为摩擦力，单位为N；g为重力加速度，单位为m/s²；步骤2：引入控制输入并定义辅助信号如下：可知u与实际控制输入之间的关系为：得到吊车数学模型如下：设定吊绳的长度L为10米，且要求负载摆动幅度在10°以内，因此由此将数学模型(3)转化为：坐标变换：定义误差z₁＝y‑y_rz_i＝x_i‑α_id,i＝2,3,4y_i＝α_id‑α_i‑1,i＝2,3,4y_r为理想轨迹，α_id是理想的虚拟控制器，则x₁＝z₁+y_rx_i＝z_i+y_i+α_i‑1,i＝2,3,4采用了具有分数阶的一阶滤波器动态面控制方法，其中滤波器的形式如下：上式中，h＝(2s‑1)/(2s+1),s∈Z⁺/{1}，τ_i+1是时间常数，α_i是滤波器的输入，α_i+1,d是滤波器的输出；步骤3：设计欠驱动桥式起重机的虚拟控制器如下：上式中：c_i＞0为设计参数；z_i是误差；为y_r的导数；为α_id的导数；最终得到新的控制器u：步骤4：将新的控制器u输入欠驱动桥式起重机的控制系统，对系统控制输入量F_a进行控制。