[發明專利]一種雙擺橋式吊車自適應模糊控制方法及系統

在審

• 申請號: 202111388221.7
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114084800A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 陳鶴;李夢元;張然
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B66C13/16
• 分類號: B66C13/16;B66C13/22
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國

1.一種雙擺橋式吊車自適應模糊控制方法，其特征在于，包括：

確定雙擺橋式吊車系統的控制目標；

基于所述控制目標，以及雙擺橋式吊車系統的運動學模型，確定雙擺橋式吊車系統中包含執行器死區的不確定項；

利用自適應模糊控制系統擬合所述不確定項，構造自適應模糊控制器；

利用所述自適應控制器，實時計算得到相應的控制驅動力，驅動雙擺橋式吊車運動，完成控制目標。

2.根據權利要求1所述的雙擺橋式吊車自適應模糊控制方法，其特征在于，所述控制目標為臺車位置與吊繩長度分別收斂到對應的期望值，并且抑制兩級擺角；其中，所述兩級擺角包括吊鉤擺角與負載擺角。

3.根據權利要求1所述的雙擺橋式吊車自適應模糊控制方法，其特征在于，利用自適應模糊控制系統擬合所述不確定項，構造自適應模糊控制器，包括：

基于所述控制目標，定義誤差信號及確定滑模面；

利用自適應模糊控制系統擬合所述不確定項，基于擬合的不確定項和滑模面，構造自適應模糊控制器。

4.根據權利要求1所述的雙擺橋式吊車自適應模糊控制方法，其特征在于，雙擺橋式吊車系統的運動學模型的形式如下：

其中，q_a＝[x l₁]^Τ代表可驅動狀態向量，為q_a的二階導數，表示正定對稱矩陣，u＝[u₁ u₂]^Τ表示驅動力向量，u₁代表使臺車平移的驅動力，u₂代表使負載升降的驅動力，H＝[h₁ h₂]^Τ代表由可測量部分組成的向量，T表示系統的集總不確定向量。

5.根據權利要求4所述的雙擺橋式吊車自適應模糊控制方法，其特征在于，雙擺橋式吊車系統的運動學模型經計算可得：

將D確定為雙擺橋式吊車系統中包含執行器死區的不確定項。

6.根據權利要求5所述的雙擺橋式吊車自適應模糊控制方法，其特征在于，利用自適應模糊控制系統擬合所述不確定項，擬合后的不確定項具有如下形式：

其中，代表權重向量，Γ_ij(i＝1,2,j＝1,2,...,7)表示模糊邏輯系統中的權重，為待估計參數，表示模糊基函數向量，ζ_ij(i＝1,2,j＝1,2,...,7)代表模糊基函數，τ表示狀態向量，ε₁,ε₂表示近似誤差，并且誤差的上界分別為

7.根據權利要求6所述的雙擺橋式吊車自適應模糊控制方法，其特征在于，自適應模糊控制器的表達式如下：

其中，分別是Γ₁，Γ₂的估計值，為滑模面向量，k₁，k₂，k_p1，k_p2，k_v1，k_v2均為正的控制增益。

8.一種雙擺橋式吊車自適應模糊控制系統，其特征在于，包括：

控制目標確定單元，用于確定雙擺橋式吊車系統的控制目標；

不確定項確定單元，用于基于所述控制目標，以及雙擺橋式吊車系統的運動學模型，確定雙擺橋式吊車系統中包含執行器死區的不確定項；

構造單元，用于利用自適應模糊控制系統擬合所述不確定項，構造自適應模糊控制器；

驅動單元，用于利用所述自適應控制器，實時計算得到相應的控制驅動力，驅動雙擺橋式吊車運動，完成控制目標。