[發(fā)明專利]一種分布質(zhì)量負載的橋吊防搖定位控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110483064.1
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113189877B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設計）人: 歐陽慧珉;楊領
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京禹為知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

本發(fā)明公開了一種分布質(zhì)量負載的橋吊防搖定位控制方法，包括根據(jù)拉格朗日方程以及橋吊模型，構建具有分布式質(zhì)量負載的橋吊三維動態(tài)模型；根據(jù)所述三維動態(tài)模型，結合定位誤差，構建自適應更新律；根據(jù)所述自適應更新律，構建增強定位的魯棒自適應控制器，實現(xiàn)橋吊定位與消擺。本發(fā)明跟蹤誤差的自適應更新律，所述自適應更新律可以保證系統(tǒng)精確跟蹤目標軌跡，可以在誤差非零時實時估計系統(tǒng)包括小車質(zhì)量，吊繩長度等系統(tǒng)參數(shù)，因此也提高了所述控制器的魯棒性能，并且最終可以實現(xiàn)小車和導軌的定位以及分布式質(zhì)量負載的消擺目的。

技術領域

本發(fā)明涉及橋吊防搖運動控制的技術領域，尤其涉及一種分布質(zhì)量負載的橋吊防搖定位控制方法。

背景技術

作為一種應用廣泛的的運輸工具，橋是起重機被廣泛使用與碼頭，工廠等工業(yè)現(xiàn)場，然而由于它固有存在的欠驅(qū)動特性，即輸入量少于被控制量，它的控制也尤其復雜。

以往人們在針對橋式起重機設計控制器時，通常把橋式起重機模型的動態(tài)特性看作是單擺特性，即將吊鉤與負載看作一個質(zhì)點，另外，由于橋式起重機的驅(qū)動器均為類線性力，因此，設計出的控制器往往結構簡單，易于實現(xiàn)。但隨著社會工業(yè)化程度的提高，工業(yè)現(xiàn)場的運輸要求也越來越嚴格，具體來說，某些橋式起重機運輸環(huán)境需要運送化工相關貨物，為了安全考慮，這就對于運輸過程中負載角度抑制的要求就會大大提高；當需要運輸一些具有分布式質(zhì)量的貨物時，負載就會不可避免的產(chǎn)生傳動慣量，這將對起重機包括定位與消擺上的控制產(chǎn)生不利影響，甚至會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定；在工業(yè)現(xiàn)場中，很大一部分起重機的動態(tài)特性呈現(xiàn)出雙擺特性，因此它的動態(tài)特性更加復雜，控制難度也很大。對于傳統(tǒng)控制器，大多數(shù)是針對二維橋式起重機模型，即只考慮小車或者導軌單獨作用的情況，因此在需要小車和導軌同時運動的工業(yè)場合，此類控制器便不再適用，另外，傳統(tǒng)控制器很少有針對具有分布式質(zhì)量負載的橋式起重機雙擺模型的設計。一般自適應控制率僅僅考慮估計系統(tǒng)位置參數(shù)，即當驅(qū)動器操控下的小車或者導軌停止運動時，控制器中的估計律項便為零，這就導致了無法準確消除由于外部擾動因素而產(chǎn)生的定位誤差，而且一般自適應控制器通常需要反饋多通道的數(shù)據(jù)，甚至需要全狀態(tài)反饋，這就導致了實際應用中成本的大幅提高。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明解決的技術問題是：在起重機系統(tǒng)中，當?shù)蹉^與負載間存在不可忽略的繩長且吊鉤的質(zhì)量足夠大時，橋式起重機呈現(xiàn)會呈現(xiàn)出雙擺特性，而且當運輸分布式質(zhì)量負載時，現(xiàn)有的基于質(zhì)點模型的控制器難以完成精確以及消擺的任務。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：根據(jù)拉格朗日方程以及橋吊模型，構建具有分布式質(zhì)量負載的橋吊三維動態(tài)模型；根據(jù)所述三維動態(tài)模型，結合定位誤差，構建自適應更新律；根據(jù)所述自適應更新律，構建增強定位的魯棒自適應控制器，實現(xiàn)橋吊定位與消擺。

作為本發(fā)明所述的分布質(zhì)量負載的橋吊防搖定位控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述構建橋吊三維動態(tài)模型包括，結合應用過程中的摩擦力以及風阻，利用拉格朗日建模方程構建具有分布式質(zhì)量負載橋吊三維動態(tài)模型，所述三維動態(tài)模型表示為：

M＝[m_ij]∈R^6×6,C＝[C_ij]∈R^6×6,i＝1,...,6,j＝1,...,6,

G＝[0 0 gl₁m₁cosθ₂sinθ₁+gl₁m₂cosθ₂sinθ₁