[發明專利]一種散貨碼頭門機定位無模型自適應控制方法

在審

• 申請號: 202210655832.1
• 申請日: 2022-06-10
• 公開（公告）號: CN114967470A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 姚文龍;劉旺旺;李博洋;池榮虎;邵巍;郭乙運
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 許莉

1.一種散貨碼頭門機定位無模型自適應控制方法，所述方法包括下述步驟：

(1)臺車位移量的采集：在固定繩長下，臺車在驅動電機作用下運行，通過定位編碼器得到散貨碼頭門機臺車位移x；

(2)根據拉格朗日方程建立散貨碼頭門機系統非線性動力學方程，將其轉化成狀態空間方程；

(3)對門機系統狀態空間方程進行緊格式動態線性化處理，獲得數據模型：

Δx(k+1)＝x(k+1)-x(k)，Δu(k)＝u(k)-u(k-1)；

其中，x(k)為k時刻門機臺車的位移輸出，u(k)為k時刻的系統控制輸入；

(4)計算臺車位移的偽偏導數估計律：

其中，η∈(0,1]為步長因子，μ＞0為權重因子，為的偽偏導數估計值，為的偽偏導數估計值；

(5)設計臺車位移的無模型自適應控制器：

將步驟(3)中動態線性化的數據模型代入輸入準則函數，對u(k)求導，并令其求導結果等于零，可得控制算法：

其中，ρ∈(0,1]是步長因子，λ＞0為權重因子，用來控制輸入量變化；x^*(k+1)為期望臺車位移量。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(3)的具體內容為：

(31)建立臺車位移的離散時間非線性系統：

Δx(k+1)＝f(x(k),…,x(k-m_x),u(k),…,u(k-m_u))；

其中，u(k)∈R，x(k)∈R分別為k時刻系統的輸入與輸出；m_x，m_u為兩個未知的正整數；f(…)：是系統未知的非線性函數；

(32)上述系統滿足以下條件：

該系統關于u(k)的偏導數存在且連續；

該系統滿足廣義Lipschitz條件，對任意的k，當|Δu(k)|≠0時，有|Δx(k+1)|≤Q|Δu(k)|；其中，x^*(k+1)為系統有界的期望輸出信號，u^*(k)為系統有界的輸入信號；Δx(k+1)為相鄰兩個時刻的輸出變化，Δu(k)為相鄰兩個時刻的輸入變化；故Δx(k+1)＝x(k+1)-x(k)，Δu(k)＝u(k)-u(k-1)；Q為一個正常數；

(33)由狀態空間方程可得下述兩式：

Δx(k+1)＝f(x(k),x(k-1),x(k-2),u(k))-f(x(k),x(k-1),x(k-2),u(k-1))+f(x(k),x(k-1),x(k-2),u(k-1))-f(x(k-1),x(k-2),x(k-3),u(k-1))；

＝BΔu(k)+ξ(k)

ξ(k)＝f(x(k),x(k-1),x(k-2),u(k-1))-f(x(k-1),x(k-2),x(k-3),u(k-1))；

由于|Δu(k)|≠0，故方程ξ(k)＝η(k)u(k)有解η(k)；令可以得到B為f(…)的偏導數，

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(4)的具體內容為：

(41)建立加權偽偏導數估計準則函數：

(42)對該準則函數關于求極值，可得偽偏導數估計律：

4.根據散貨碼頭門機作業特點，在固定繩長下，臺車在驅動電機作用下正常作業，定位編碼器將采集到的臺車位移量在k-1時刻以x(k-1)輸出為反饋位移量信號，與期望位移量形成的誤差變量Δx(k-1)經無模型自適應控制器計算輸出相應的控制信號，控制臺車變頻器調整臺車驅動電機運行速度，從而實現不同負載下臺車的精準定位。