[發明專利]一種欠驅動吊車系統的控制方法及控制系統

有效

• 申請號: 202110465965.8
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113126502B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 劉俊杰;高強;李大華;吉月輝
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;B66C13/16;B66C13/48
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 楊媛媛

1.一種欠驅動吊車系統的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步驟：

建立擾動觀測器，具體包括：建立吊車系統的數學模型；選取所述吊車系統的等效被控變量，將所述數學模型轉化為等效模型；對所述吊車系統的狀態進行擴張，將所述等效模型轉化為擾動模型；根據所述擾動模型建立擾動觀測器；所述等效被控變量為：其中，xΔ為所述等效被控變量；x為所述吊車系統中的導軌車位置，k_α為可調參數；θ為所述吊車系統中負載的擺動角度；τ為積分變量；

所述擾動觀測器為：

其中，z_i(i＝1,2,3)分別為x_Δi(i＝1,2,3)的估計值；f＝x_Δ3；f為總擾動；e₁＝x_Δ1-z₁,e₂＝x_Δ2-z₂,σ＝c₁e₁+e₂；γ為可調參數且0＜γ＜1；c₁＞0和k_i(i＝1,2,3,4,5)＞0均為觀測器可調增益；b為預設系數；u為實際控制律；

所述擾動觀測器的觀測誤差動態為：

其中，e₃＝f-z₃；

利用所述擾動觀測器對所述吊車系統進行觀測，得到系統狀態和總擾動；

將所述吊車系統的預設控制目標與所述系統狀態進行做差，得到第一差值；以所述第一差值作為輸入，利用強化學習控制器計算虛擬控制律；所述第一差值包括：e＝x_Δr-z₁和其中，x_Δr為所述預設控制目標；z₁和z₂為所述系統狀態，分別為xΔ₁和xΔ₂的估計值；基于深度確定性策略梯度算法設計所述強化學習控制器，所述強化學習控制器包括online動作網絡，online評價網絡，目標動作網絡和目標評價網絡；

將所述虛擬控制律與所述總擾動進行做差，得到第二差值；計算所述第二差值與所述預設系數之間的比值，得到所述實際控制律；所述預設系數其中，m_t,m_p,l_p分別為導軌車質量，負載質量和連接繩長度；

利用所述實際控制律對所述吊車系統進行控制。

2.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述吊車系統的數學模型為：

其中，q＝[x，θ]^T為狀態矢量，x為所述吊車系統中的導軌車位置，θ為所述吊車系統中負載的擺動角度；

M_oc(q)∈為慣性矩陣；為科里奧利力矩陣；G(q)為重力矢量；U為增廣控制矢量。