[發(fā)明專利]一種欠驅動吊車系統(tǒng)的控制方法及控制系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113126502B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)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

本發(fā)明涉及一種欠驅動吊車系統(tǒng)的控制方法及控制系統(tǒng)，先利用擾動觀測器對吊車系統(tǒng)進行觀測，得到系統(tǒng)狀態(tài)和總擾動。然后利用強化學習控制器對系統(tǒng)狀態(tài)進行處理，得到虛擬控制律，并根據(jù)虛擬控制律和總擾動計算實際控制律，再利用實際控制律對吊車系統(tǒng)進行控制，能夠在控制跟蹤誤差消除的過程中，融入強化學習智能控制機制，解決了吊車系統(tǒng)跟蹤控制的反饋誤差消除問題，提高了控制精度。

技術領域

本發(fā)明涉及欠驅動吊車系統(tǒng)控制技術領域，特別是涉及一種欠驅動吊車系統(tǒng)的擾動補償及強化學習控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術

吊車是一種作循環(huán)、間歇運動的機械起吊搬運設備，其被廣泛應用于各類工業(yè)現(xiàn)場，如港口、車間、電力、工地等，在吊裝設備、搶險救災、起重、救援等領域具有顯著功能優(yōu)勢。常見的起重機系統(tǒng)根據(jù)不同的結構分為多種類型，例如塔式吊車，旋轉吊車，橋式吊車等。對于吊車系統(tǒng)，未激活狀態(tài)通常會導致控制輸入的數(shù)量少于自由度，這是欠驅動系統(tǒng)的主要特征，即吊車系統(tǒng)具備欠驅動系統(tǒng)的特性。

近年來，吊車的應用廣泛受到各個方面的重視。以橋式吊車為例，吊車首先將有效載荷提升到一定的安全高度，將其懸掛在推車上，然后將其水平移動到所需位置的正上方。當有效載荷下降到所需位置時，整個操作過程結束。通常應在推車高速移動期間和結束時保持足夠小的振幅擺幅，這決定了整個過程的控制性能。但受欠驅動特性的影響，高速推車調(diào)節(jié)和擺動衰減相互矛盾。除了欠驅動特性外，模型不確定性，測量噪聲和外部干擾也是影響實際應用中橋式吊車系統(tǒng)有效性的常見問題。因此，上述困難給橋式吊車的防擺控制帶來了很大的挑戰(zhàn)。

常用的吊車控制算法有input shaping-based控制，反步控制，滑模控制等，這些方法雖然能夠在一定程度上實現(xiàn)對吊車的跟蹤控制以及干擾減弱，但值得指出的是，這些方法都是基于模型的，沒有足夠的能力來處理參數(shù)不確定性和外部干擾，例如摩擦力。

因此，亟需一種能夠處理參數(shù)不確定性和外部干擾，同時對吊車系統(tǒng)進行控制的控制方法及控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種欠驅動吊車系統(tǒng)的控制方法及控制系統(tǒng)，能夠克服各種內(nèi)部不確定性和外部干擾的影響，提高對欠驅動吊車系統(tǒng)進行控制的控制精度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種欠驅動吊車系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括如下步驟：

利用擾動觀測器對吊車系統(tǒng)進行觀測，得到系統(tǒng)狀態(tài)和總擾動；

利用強化學習控制器對所述系統(tǒng)狀態(tài)進行處理，得到虛擬控制律；

根據(jù)所述虛擬控制律和所述總擾動計算實際控制律；

利用所述實際控制律對所述吊車系統(tǒng)進行控制。

一種欠驅動吊車系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括：

觀測模塊，用于利用擾動觀測器對吊車系統(tǒng)進行觀測，得到系統(tǒng)狀態(tài)和總擾動；

處理模塊，用于利用強化學習控制器對所述系統(tǒng)狀態(tài)進行處理，得到虛擬控制律；

計算模塊，用于根據(jù)所述虛擬控制律和所述總擾動計算實際控制律；

控制模塊，用于利用所述實際控制律對所述吊車系統(tǒng)進行控制。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術效果：