[發明專利]一種二級擺動型塔式吊車系統跟蹤控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010181336.8
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111522236B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 張夢華;景興建
• 申請（專利權）人: 濟南大學;景興建
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種二級擺動型塔式吊車系統跟蹤控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取二級擺動型塔式吊車系統懸臂和臺車當前的位置和旋轉角度；

根據懸臂和臺車當前位置和旋轉角度和二級擺動型塔式吊車系統的動力方程，得到負載和吊鉤的擾動效應指標；

當擾動效應指標大于預設閾值時，根據擾動量估計值和預設跟蹤控制模型共同進行懸臂和臺車的暫態控制；否則，根據預設跟蹤控制模型進行懸臂和臺車的暫態控制；

所述擾動效應指標為：

其中，φ為懸臂回轉角度，x為臺車水平位移，e_φ和e_x分別表示懸臂以及臺車的跟蹤誤差，為負載擾動量和吊鉤擾動量的估計值；

結合擾動量估計值后的跟蹤控制模型具體為：

其中，k_dφ，k_sφ，k_dx，表示正的控制增益，W₁和W₂表示有界的輸出權重向量，T₁和T₂表示有界的輸入權重矩陣，分別表示W₁，W₂，T₁，T₂的估計值，和分別為吊鉤第一擺角速度、吊鉤第二擺角速度、負載第一擺角速度和負載第二擺角速度；

σ(·)表示如下形式的激活函數：

σ(z)＝tanh(z)；

其中，φ_d為懸臂回轉角度的目標軌跡，x_d為臺車水平位移的目標軌跡；

f(Q₁)和f(Q₂)表示如下形式的輔助函數：

2.如權利要求1所述的二級擺動型塔式吊車系統跟蹤控制方法，其特征在于，所述二級擺動型塔式吊車系統的動力方程包括兩個控制輸入量和待控變量，所述待控變量為臺車水平位移、懸臂回轉角度、吊鉤擺角和負載擺角。

3.如權利要求1所述的二級擺動型塔式吊車系統跟蹤控制方法，其特征在于，根據獲取的吊車系統的懸臂和臺車當前位置和旋轉角度，計算懸臂和臺車的跟蹤誤差以及負載和吊鉤擾動量的估計值，進而得到負載和吊鉤的擾動效應指標。

4.如權利要求3所述的二級擺動型塔式吊車系統跟蹤控制方法，其特征在于，懸臂和臺車的跟蹤誤差為懸臂的目標角度以及臺車的當前為位置與期望位置的差值；

負載擾動量和吊鉤擾動量的估計值的表達式為：

其中，W₁和W₂表示有界的輸出權重向量，T₁和T₂表示有界的輸入權重矩陣，分別表示W₁，W₂，T₁，T₂的估計值。

5.如權利要求1所述的二級擺動型塔式吊車系統跟蹤控制方法，其特征在于，跟蹤控制模型的控制目標，具體為：當時間趨于無窮大時，懸臂跟蹤誤差、臺車的跟蹤誤差、吊鉤第一擺角、吊鉤第二擺角、負載第一擺角和負載第二擺角均為零；

且當時間趨于無窮大時，懸臂跟蹤誤差、臺車的跟蹤誤差、吊鉤第一擺角、吊鉤第二擺角、負載第一擺角和負載第二擺角的一階導數均為零。