[發明專利]考慮橋式起重機雙擺效應的增強阻尼型非線性控制方法

在審

• 申請號: 202110805809.1
• 申請日: 2021-07-16
• 公開（公告）號: CN113589692A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 武憲青;趙義江;李鶴;張益波
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

1.一種考慮橋式起重機雙擺效應的增強阻尼型非線性控制方法，其特征在于，包括：

通過引入吊鉤以及負載的擺幅信號，基于起重機負載擺幅的能量函數引入了起重機的臺車運動的改進阻尼抗擺信號，構建了橋式起重機的非線性控制方法；在橋式起重機的電機尾部加裝增量式編碼器，由增量式編碼器測出臺車的位移的大小，然后由所述橋式起重機的非線性控制方法計算出所需控制的臺車位移以及吊鉤和負載擺動的信號大小，進而通過橋式起重機的電機控制臺車移動到目標位置，從而間接控制吊鉤和負載擺動。

2.根據權利要求1所述的一種考慮橋式起重機雙擺效應的增強阻尼型非線性控制方法，其特征在于：

所述橋式起重機的非線性控制方法的建立過程如下；

步驟1、確立動力學模型：

其中，臺車的位移表示為x，吊鉤以及負載的擺動角度分別由θ₁，θ₂表示，分別為臺車的速度以及加速度，吊鉤擺動的速度以及加速度分別由表示，負載擺動的速度與加速度分別由表示，l₁為臺車與吊鉤之間的繩長，l₂為吊鉤與負載之間的距離，臺車的驅動力由F表示，重力加速度為g，m₁、m₂、m₃、m₄分別為如下表達式：

m₁＝m_c+m_h+m_p,m₂＝(m_h+m_p)l₁,m₃＝m_pl₂,m₄＝m_pl₁l₂ (4)

其中，m_c為臺車的質量，m_h為吊鉤的質量，m_p為負載的質量；

步驟2、確立控制目標為將臺車移動到指定位置并消除吊鉤以及負載的擺動：

控制目標為：

其中，p_dx為臺車的控制目標位置，^T表示矩陣的轉置

其中，t為時間；

步驟3、變換動力學方程為：

變換后的動力學方程

其中，

S₁＝sinθ₁,S₂＝sinθ₂,S₁₂＝sin(θ₁-θ₂),C₁＝cosθ₁,C₂＝cosθ₂,C₁₂＝cos(θ₁-θ₂) (9)

步驟4、構建基于起重機負載擺幅的能量函數為：

其中，k_p,k_v為正的控制增益

e_x＝x-p_dx (20)

E_hp為吊鉤與負載的總能量：

步驟5、建立非線性控制方法；

基于式(10)、式(11)，由部分反饋線性化控制律得：

對式(19)求導，得

針對上述式(22)，設計新的控制υ為：

其中，k_d為正的控制增益

從而，橋式起重機的非線性控制方法設計如下：