一種增強(qiáng)抗擺的橋式吊車(chē)調(diào)節(jié)控制方法
【專利摘要】一種增強(qiáng)抗擺的橋式吊車(chē)調(diào)節(jié)控制方法，步驟1、誤差信號(hào)構(gòu)造；步驟2、控制目標(biāo)的確定；步驟3、控制律的確定；步驟4、控制方法的實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明能夠極大地提升臺(tái)車(chē)的運(yùn)送速度與有效地消除負(fù)載的擺動(dòng)，提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率與安全性，有著重要的實(shí)際應(yīng)用意義。
【專利說(shuō)明】一種增強(qiáng)抗擺的橋式吊車(chē)調(diào)節(jié)控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于欠驅(qū)動(dòng)橋式吊車(chē)自動(dòng)控制的調(diào)節(jié)控制方法，具體是一種具有增強(qiáng)抗擺功能的調(diào)節(jié)控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]橋式吊車(chē)作為一種便利的運(yùn)輸工具而被廣泛地應(yīng)用于車(chē)間、碼頭、港口等場(chǎng)所。吊車(chē)的整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程可分為三個(gè)階段:1.將負(fù)載提升到一定高度以避免發(fā)生碰撞；2.將負(fù)載安全快速地運(yùn)送到目標(biāo)位置；3.將負(fù)載降落至目標(biāo)點(diǎn)。其中水平運(yùn)送過(guò)程是最具有挑戰(zhàn)性的階段，由于在運(yùn)送過(guò)程中不但要快速準(zhǔn)確地將負(fù)載運(yùn)送至目標(biāo)位置，而且需保證運(yùn)送過(guò)程中因慣性而引起的負(fù)載擺動(dòng)盡可能地小。橋式吊車(chē)因其節(jié)約能量、造價(jià)低、系統(tǒng)靈活度高等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛地應(yīng)用，也因此，欠驅(qū)動(dòng)橋式吊車(chē)系統(tǒng)作為一種典型的非線性欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而受到廣泛的關(guān)注與研究。
[0003]就目前而言，已有很多學(xué)者對(duì)橋式吊車(chē)的自動(dòng)控制問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究，取得了一些研究成果[1_7]。特別地，輸入整形方法[2]是一種吊車(chē)常用的開(kāi)環(huán)控制方法，然而，開(kāi)環(huán)控制方法只能用于沒(méi)有外界干擾的情形，在外界存在各種干擾時(shí)，開(kāi)環(huán)控制方法的效果會(huì)大大降低。除此以外還有一些閉環(huán)控制方法也常被用于橋式吊車(chē)的控制。然而，對(duì)于已有的大部分研究成果，往往只考慮了吊車(chē)系統(tǒng)的快速準(zhǔn)確定位，很少考慮運(yùn)送過(guò)程中負(fù)載擺動(dòng)的問(wèn)題。鑒于此原因，本發(fā)明針對(duì)有效消除負(fù)載擺動(dòng)的問(wèn)題提出了一種抗擺控制方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決已有控制方法消擺性能差、運(yùn)輸效率低的不足，為欠驅(qū)動(dòng)橋式吊車(chē)系統(tǒng)提供一種具有增強(qiáng)抗擺性能的調(diào)節(jié)控制方法，本方法克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有定位精度高、抗擺效果好、運(yùn)輸效率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種增強(qiáng)抗擺的橋式吊車(chē)調(diào)節(jié)控制方法，所述控制方法為解決上述技術(shù)問(wèn)題包括以下步驟:
[0007]步驟1、誤差信號(hào)構(gòu)造
[0008]定義如下誤差信號(hào)及其前二階導(dǎo)數(shù)信號(hào):
Z^x-Axs
[0009]ξ 二 χ - pd O)
i=z 4=?
[0010]其中x(t)為臺(tái)車(chē)的位移，t表示時(shí)間，變量后的⑴表示該參數(shù)是時(shí)變的，為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，公式中已略去(t) ;xs=￡sin外rV/r為具有抗擺功能的消擺信號(hào)，θ⑴為吊繩與豎直方向的夾角；X⑴為加入消擺信號(hào)以后的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，分別表示X⑴關(guān)于時(shí)間的一階、二階導(dǎo)數(shù)；入為正實(shí)數(shù)的控制增益；Pd為臺(tái)車(chē)的目標(biāo)位置；&分別為基于消擺信號(hào)的新型定位誤差及其關(guān)于時(shí)間的一階、二階導(dǎo)數(shù)。
[0011]步驟2、控制目標(biāo)的確定
[0012]為將臺(tái)車(chē)快速而準(zhǔn)確地運(yùn)送至目標(biāo)位置的同時(shí)保證負(fù)載擺動(dòng)盡可能地小，并且當(dāng)臺(tái)車(chē)到達(dá)目標(biāo)位置以后無(wú)殘余擺動(dòng)，控制目標(biāo)用公式表示如下:
[0013]= O

?~>Χ>
[0014]X- Pd
?^ΟΟ
[0015]lim.r = ? ^\ηθ(τ)(?τ = O
?^οο ^ JO
[0016]步驟3、控制律的確定
[0017]確定如下控制方法以達(dá)到控制目標(biāo):
[0018]F - m{6)\-k(l{knx - kr0coi>>e)-{ki^ - kj ?χ\θ)+λθ^ο^θ] + ζ{θ,θ)+ F (8)
[0019]其中，F(xiàn)(t)為電機(jī)所提供的驅(qū)動(dòng)力；Fr(O =tanh(i(i) / γ) — k丨.| x(t) | i(?)為摩擦力補(bǔ)償項(xiàng)Jrtl，!^ Y為摩擦參數(shù)，通過(guò)離線實(shí)驗(yàn)事先標(biāo)定獲得；tanh(.)為雙曲正切函數(shù)；i:⑴為臺(tái)車(chē)速度；kp，kd, kE, AeR+分別為控制增益；m(0),C(0,0)分別表示如下的函數(shù):
[0020]m( Θ ) = M+msin2 θ
[0021]ζ(θ,?) = -msine(gcos0 + /θ2)
[0022]式中，M，m分別表示臺(tái)車(chē)與負(fù)載質(zhì)量；g為重力加速度；1為吊繩長(zhǎng)度。
[0023]步驟4、控制方法的實(shí)現(xiàn)
[0024]將上述方法直接應(yīng)用于實(shí)際的吊車(chē)系統(tǒng)中，借助傳感器獲取所需的狀態(tài)信號(hào)，根據(jù)實(shí)際的吊車(chē)系統(tǒng)選取合適的系統(tǒng)參數(shù)及控制增益，根據(jù)式(8)實(shí)時(shí)計(jì)算得到相應(yīng)的控制信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)吊車(chē)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，完成系統(tǒng)的運(yùn)輸任務(wù)。
[0025]本發(fā)明的理論依據(jù)分析
[0026]1.系統(tǒng)模型
[0027]二維橋式吊車(chē)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型表示如下:
[0028](M + m)x + ηι?θcos0- ml02 sinΘ = F - Fr (I)
[0029]mfO + mix cosO + mgl sin ^ = 0(2)
[0030]其中，M，m分別表示臺(tái)車(chē)與負(fù)載質(zhì)量；x(t)表示臺(tái)車(chē)位置，對(duì)/)表示臺(tái)車(chē)的加速度4表示時(shí)間，變量后的⑴表示該參數(shù)是時(shí)變的，為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，公式中已略去(t) ;g為重力加速度；1表示吊繩長(zhǎng)度々(/.)?)分別表示負(fù)載擺角、角速度及角加速度。令
[0031]Fx = F-Fr
[0032]其中，F(xiàn)x (t)為作用于臺(tái)車(chē)的合力；F(t)為電機(jī)提供給臺(tái)車(chē)的驅(qū)動(dòng)力；^ (0 = tanh(i(0 / γ) - kr | i(i) | i⑴為摩擦力補(bǔ)償項(xiàng)，fr0, kr, y為摩擦參數(shù)，通過(guò)離線實(shí)驗(yàn)事先標(biāo)定獲得；tanh(.)為雙曲正切函數(shù)；MO為臺(tái)車(chē)速度。
[0033]化簡(jiǎn)方程⑵可得:
[0034]10 + xcos6^ + σ sin ^ = O (3)
[0035]利用方程(3)并整理方程(I)可得:
[0036]—(4) m{0) ιη(θ)
[0037]其I丨,ηι{θ\ζ(θ,θ)分別表示如下的函數(shù):
ηι{θ) = M + msin: O
[0038].(5) ζ(θ, θ) = -m sin 0{g cos θ + Ιθ )
[0039]考慮到實(shí)際吊車(chē)系統(tǒng)負(fù)載不可能到達(dá)橋架上方，故做如下假設(shè)[3-5]:
[0040]假設(shè)1:在傳送過(guò)程中，負(fù)載擺角滿足:
[0041]<θ{?)< —,/t>0
[0042]2.控制方法設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性分析
[0043]本發(fā)明提供的增強(qiáng)抗擺的橋式吊車(chē)調(diào)節(jié)控制方法包括:
[0044]I)消擺信號(hào)及控制律的提出
[0045]為了提高橋式吊車(chē)系統(tǒng)消除運(yùn)輸過(guò)程中負(fù)載擺動(dòng)的性能，本發(fā)明提出如下具有抗擺功能的消擺信號(hào):
[0046]X=I* sin^(r)i:/r (6)
s Jo
[0047]其中Θ (t)為吊繩與豎直方向的夾角。
[0048]現(xiàn)有方法大都只考慮橋式吊車(chē)的快速定位，往往忽略了負(fù)載擺動(dòng)的有效消除。然而，消擺信號(hào)￠)的引入，使得在本發(fā)明中既考慮了吊車(chē)的準(zhǔn)確定位，又考慮了負(fù)載擺動(dòng)的有效消除，在很大程度上提高了橋式吊車(chē)的生產(chǎn)效率。
[0049]本發(fā)明的控制目標(biāo)是使臺(tái)車(chē)快速移動(dòng)到目標(biāo)位置，同時(shí)有效消除負(fù)載的擺動(dòng)。將本發(fā)明所提出的消擺信號(hào)加入到臺(tái)車(chē)運(yùn)動(dòng)位移信號(hào)中，可得到如下新型運(yùn)動(dòng)信號(hào)及相應(yīng)的新型定位誤差:
Z = X-AXs
[0050]ξ = Ζ_ P,I (7)
[0051]其中X(t)為臺(tái)車(chē)的位移；X⑴為加入消擺信號(hào)以后的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，j⑴，之⑴分別表示X (t)關(guān)于時(shí)間的一階、二階導(dǎo)數(shù)；λ為正實(shí)數(shù)的控制增益；pd為臺(tái)車(chē)的目標(biāo)位置； 分別為基于消擺信號(hào)的新型定位誤差及其關(guān)于時(shí)間的一階、二階導(dǎo)數(shù)。
[0052]基于式(7)及控制目標(biāo)，設(shè)計(jì)如下控制律:
[0053]
F = in(6)\-k(l{k-1il Oco1) — (k^ - kE sin(9)+/1 ^cos+ ζ{θ,θ) + Fr(8)
[0054]其中kp，kd, kE, AeR+分別為控制增益；Fjt)為摩擦力補(bǔ)償項(xiàng)，f；。，kr, Y為摩擦參數(shù)。
[0055]可以證明，控制律(8)能使得臺(tái)車(chē)快速準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)位置并有效地消除負(fù)載的擺動(dòng)。
[0056]2)穩(wěn)定性分析
[0057]該部分將通過(guò)理論分析說(shuō)明控制律(8)能保證臺(tái)車(chē)快速移動(dòng)到目標(biāo)位置Pd，同時(shí)使負(fù)載的擺動(dòng)趨于零，即:
[0058]!im x(t) x(t) 0{t) θ(?) -[P1 O O θ]Τ(9)
[0059]其中，上標(biāo)T表示向量的轉(zhuǎn)置。
[0060]為證明結(jié)論(9),考慮如下的Lyapunov候選函數(shù):
[0061]V{t) = 士 (人、4:-人/..sin Θ)2 +^kpX1 + -^-Ιθ1 + k 丨.'g(\ — cos 沒(méi))> 0 (10)
[0062]對(duì)式(10)關(guān)于時(shí)間進(jìn)行求導(dǎo)并整理可得:
[0063]V(t) = {k^ — k丨sin θ)ψρχ — k丨.0 cos θ) + /?ρχχ + kJ(ie + g sin θ) (11)
[0064]進(jìn)一步由式(3) (6) (7)與控制律⑶可得:
[0065]VkOQO^Oy Xk?,θ cos θ (12)
[0066]因此，V(t)<0,閉環(huán)系統(tǒng)是Lyapunov穩(wěn)定的。故下面結(jié)果成立:
[0067]χ{?),χ(?),θ{?),^?\Λθ{τ)?τ,ξ{?),Γχ?) e Lm (13)
[0068]此外，為證明系統(tǒng)狀態(tài)經(jīng)有限時(shí)間tf后漸近穩(wěn)定，定義如下不變集S:
[0069]5 = {(x,i,6^,^)1 K(Z) = Oj(14)
[0070]在不變集中有:
[0071]kpx - k/:0cos0 = 0,θ2 cos2 (9 = 0(15)
[0072]由假設(shè)I可知cos Θ關(guān)0，故有如下結(jié)果:
[0073]χ = 0,θ = O^ x-As\n0 = 0,χ = 0,θ = 0(16)
[0074]進(jìn)一步可知:
[0075]gsin6^ = 0^>6^ = 0^>i = 0(17)
[0076]ξ = 0 X - λ? sin θ(τ)? r - /; / = 0(18)


J ο
[0077]對(duì)于實(shí)際吊車(chē)系統(tǒng)，負(fù)載的擺角滿足:
[0078]sin Θ ?Θ，cos Θ ?I(19)
[0079]因此，由方程⑶可得:..Ifi + γ
[0080]W + X + g9 = Θ =----(20)
[0081]對(duì)式(20)兩邊關(guān)于時(shí)間求積分(考慮零初始條件)，可得如下結(jié)論:
[0082]Iim [ sin 0{t)cIt = Iim ? θ{τ)?τ = —■— lira[/i9(i) + Λ:?)] = O (,21)
f—JO?—>00 Jog
[0083]于是，進(jìn)一步有:
[0084]= Og \\mx(i) = pd
?—'00 /—>-00
[0085]因此，由拉塞爾不變性原理[8]知系統(tǒng)狀態(tài)漸近收斂于不變集，即本發(fā)明所提的控制律(8)能保證臺(tái)車(chē)到達(dá)目標(biāo)位置的同時(shí)消除負(fù)載擺動(dòng)至零。
[0086]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有橋式吊車(chē)控制方法抗擺效果差、運(yùn)送效率低等不足，提出了一種具有增強(qiáng)抗擺性能的橋式吊車(chē)調(diào)節(jié)控制方法。具體而言，首先根據(jù)吊車(chē)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程提出了一種具有抗擺功能的消擺信號(hào)，且此消擺信號(hào)不影響臺(tái)車(chē)的定位；然后將該消擺信號(hào)加入到臺(tái)車(chē)運(yùn)動(dòng)位移信號(hào)中，并由此構(gòu)造了新型的定位誤差信號(hào)；最后，根據(jù)所構(gòu)造的新型定位誤差信號(hào)及橋式吊車(chē)的控制目標(biāo)，本發(fā)明提出了一種具有增強(qiáng)抗擺性能的橋式吊車(chē)調(diào)節(jié)控制方法。
[0087]就目前而言，大多數(shù)的橋式吊車(chē)均由技術(shù)嫻熟的工作人員操作，但人工操作具有諸多不足，比如定位精度差、效率低、工作地點(diǎn)有限等。因此，高性能的橋式吊車(chē)自動(dòng)控制方法的研究亟待進(jìn)行。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)控制方法能夠極大地提升臺(tái)車(chē)的運(yùn)送速度與有效地消除負(fù)載的擺動(dòng)，提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率與安全性，有著重要的實(shí)際應(yīng)用意義。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
:
[0088]圖1本發(fā)明所提出的控制結(jié)果圖
[0089]圖2文獻(xiàn)[7]中能量耦合控制方法的控制結(jié)果圖

【具體實(shí)施方式】
:
[0090]實(shí)施例:
[0091]第1、實(shí)驗(yàn)步驟描述
[0092]步驟1、誤差信號(hào)構(gòu)造
[0093]定義如下誤差信號(hào)及其前二階導(dǎo)數(shù)信號(hào):
Z = X-/L1、,
[0094]￠ = 1- Pli (7)
i=z,i'=z
[0095]其中x(t)為臺(tái)車(chē)的位移，t表示時(shí)間，變量后的⑴表示該參數(shù)是時(shí)變的，為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，公式中已略去(t) ;xs=￡sin<9(rV/r為具有抗擺功能的消擺信號(hào)，θ⑴為吊繩與豎直方向的夾角；X⑴為加入消擺信號(hào)以后的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，分別表示X⑴關(guān)于時(shí)間的一階、二階導(dǎo)數(shù)；λ為正實(shí)數(shù)的控制增益；Pd為臺(tái)車(chē)的目標(biāo)位置；分別為基于消擺信號(hào)的新型定位誤差及其關(guān)于時(shí)間的一階、二階導(dǎo)數(shù)。
[0096]步驟2、控制目標(biāo)的確定
[0097]為將臺(tái)車(chē)快速而準(zhǔn)確地運(yùn)送至目標(biāo)位置的同時(shí)保證負(fù)載擺動(dòng)盡可能地小，并且當(dāng)臺(tái)車(chē)到達(dá)目標(biāo)位置以后無(wú)殘余擺動(dòng)，控制目標(biāo)用公式表示如下:
[0098]lim<9 = 0
/^oo
[0099]=
r^co
[0100]Iimxv = ? sin 汐(r)c/r = 0
r—>go JO
[0101]步驟3、控制律的確定
[0102]確定如下控制方法以達(dá)到控制目標(biāo):
[0103]F = In(O)1-1cil {kpz - k/:0cos θ) - {--ρξ - k,, sin θ)+λθζο.& θ] + ζ(θ,θ)+ Fr (8)
[0104]其中，F(xiàn)(t)為電機(jī)所提供的驅(qū)動(dòng)力；^.(0=./'u tanh(i(i) / γ) - kr \ x(J) \ x(t) %
摩擦力補(bǔ)償項(xiàng)Jrtl，!^ Y為摩擦參數(shù)，通過(guò)離線實(shí)驗(yàn)事先標(biāo)定獲得；tanh(.)為雙曲正切函數(shù)；為臺(tái)車(chē)速度；kp，kd，kE，λ e R+分別為控制增益；mWKW，句分別表示如下的函數(shù):
[0105]m( Θ ) = M+msin2 θ
[0106]ζ{θ,θ) = -m sin 0{g cos θ + ?θ2)
[0107]式中，M，m分別表示臺(tái)車(chē)與負(fù)載質(zhì)量；g為重力加速度；1為吊繩長(zhǎng)度。
[0108]步驟4、控制方法的實(shí)現(xiàn)
[0109]將上述方法直接應(yīng)用于實(shí)際的吊車(chē)系統(tǒng)中，借助傳感器獲取所需的狀態(tài)信號(hào)，根據(jù)實(shí)際的吊車(chē)系統(tǒng)選取合適的系統(tǒng)參數(shù)及控制增益，根據(jù)式(8)實(shí)時(shí)計(jì)算得到相應(yīng)的控制信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)吊車(chē)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，完成系統(tǒng)的運(yùn)輸任務(wù)。
[0110]第2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果描述
[0111]為驗(yàn)證本發(fā)明所提控制律的有效性，在文獻(xiàn)[9]所設(shè)計(jì)的橋式吊車(chē)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下:
[0112]M= 7kg, m = 1.025kg, 1 = 0.6m, g = 9.8m/s2
[0113]其中，M，m分別表示臺(tái)車(chē)與負(fù)載質(zhì)量；g為重力加速度；1表示吊繩長(zhǎng)度。
[0114]臺(tái)車(chē)的目標(biāo)位置及初始位置設(shè)置如下:
[0115]pd = 0.6m, X (O) = 0.
[0116]經(jīng)過(guò)離線標(biāo)定，摩擦力補(bǔ)償項(xiàng)€.(/) = fr{) tanh(i(i) / v) — kr | x(t) | x(t)中的參數(shù)值選擇如下:fr0 = 4.4, Y = 0.01, kr = -0.5
[0117]為驗(yàn)證本發(fā)明控制律的有效性，將其與文獻(xiàn)[7]所設(shè)計(jì)的能量耦合控制方法進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，其具體表達(dá)式見(jiàn)文獻(xiàn)[7]。
[0118]附圖1和附圖2分別給出了本發(fā)明所提出控制方法及文獻(xiàn)[7]所提能量耦合控制方法的結(jié)果。實(shí)現(xiàn)給出了臺(tái)車(chē)位移、負(fù)載擺角及控制量隨時(shí)間變化的曲線，虛線則表示臺(tái)車(chē)的目標(biāo)位置。從附圖1、附圖2中可以看出，本發(fā)明所提的控制方法與文獻(xiàn)[7]所提出的能量耦合控制方法相比，本發(fā)明所提控制方法能夠更好地抑制并消除負(fù)載的擺動(dòng)，提升了吊車(chē)系統(tǒng)的暫態(tài)性能，提高了運(yùn)送的整體效率。不僅如此，本發(fā)明所提出的控制方法，非常便于實(shí)際工業(yè)吊車(chē)的應(yīng)用。
[0119]綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的控制方法在吊車(chē)的調(diào)節(jié)控制方面能夠取得良好的控制性能，具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0120]本說(shuō)明書(shū)所引用的參考文獻(xiàn)如下:
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【權(quán)利要求】
1.一種增強(qiáng)抗擺的橋式吊車(chē)調(diào)節(jié)控制方法，包括以下步驟: 步驟1、誤差信號(hào)構(gòu)造 定義如下誤差信號(hào)及其前二階導(dǎo)數(shù)信號(hào):
Z = X- ^xS
ξ = Z- Pd (7)
i= W = Z 其中x(t)為臺(tái)車(chē)的位移，t表示時(shí)間，變量后的(t)表示該參數(shù)是時(shí)變的，為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，公式中已略去(t) A=J^sinarWr為具有抗擺功能的消擺信號(hào)，θ⑴為吊繩與豎直方向的夾角；X⑴為加入消擺信號(hào)以后的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，χ(?\χ{?)分別表示X⑴關(guān)于時(shí)間的一階、二階導(dǎo)數(shù)；λ為正實(shí)數(shù)的控制增益；Pd為臺(tái)車(chē)的目標(biāo)位置分別為基于消擺信號(hào)的新型定位誤差及其關(guān)于時(shí)間的一階、二階導(dǎo)數(shù)； 步驟2、控制目標(biāo)的確定 為將臺(tái)車(chē)快速而準(zhǔn)確地運(yùn)送至目標(biāo)位置的同時(shí)保證負(fù)載擺動(dòng)盡可能地小，并且當(dāng)臺(tái)車(chē)到達(dá)目標(biāo)位置以后無(wú)殘余擺動(dòng)，控制目標(biāo)用公式表示如下: Iim沒(méi)=O
r^co Iimfn
?—>00
Iimx = ? sin汐(r)Jr = 0
? 書(shū) ? JO 步驟3、控制律的確定 確定如下控制方法以達(dá)到控制目標(biāo):
F - fn(0)[—k"(k”文—k.ecosff) — — Ι<? sin 0)-^/i0cos0] + ζ{θ,θ) + /λ.(8) 其中，F(xiàn) (t)為電機(jī)所提供的驅(qū)動(dòng)力；F人t) = /；,, tanh(i⑴/ γ) — kr \ x(t) | x(t)為摩擦力補(bǔ)償項(xiàng)；frt，kr，Y為摩擦參數(shù)，通過(guò)離線實(shí)驗(yàn)事先標(biāo)定獲得；tanh(.)為雙曲正切函數(shù)；為臺(tái)車(chē)速度；kp，kd, kE, AeR+分別為控制增益;ηι(θ),ζ(艮0)分別表示如下的函數(shù):m( Θ ) = M+msin2 θζ(θ,θ) = -ms\n 0(g cos0 + Ιθ2) 式中，M，m分別表示臺(tái)車(chē)與負(fù)載質(zhì)量；g為重力加速度；1為吊繩長(zhǎng)度； 步驟4、控制方法的實(shí)現(xiàn) 將上述方法直接應(yīng)用于實(shí)際的吊車(chē)系統(tǒng)中，借助傳感器獲取所需的狀態(tài)信號(hào)，根據(jù)實(shí)際的吊車(chē)系統(tǒng)選取合適的系統(tǒng)參數(shù)及控制增益，根據(jù)式(8)實(shí)時(shí)計(jì)算得到相應(yīng)的控制信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)吊車(chē)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，完成系統(tǒng)的運(yùn)輸任務(wù)。
【文檔編號(hào)】B66C13/18GK104129712SQ201410327832
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】武憲青, 歐縣華, 何熊熊 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)