桥式吊车局部饱和自适应控制器、控制系统及控制方法技术方案
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自动控制领域，尤其涉及一种桥式吊车局部饱和自适应控制器、控制系统及控制方法。
技术介绍
欠驱动机电系统包括吊车、惯性摆系统、柔性系统、欠驱动机器人、欠驱动车辆等，具有结构简单、能耗小、造价低、重量轻、以及系统灵活性大等优势。但是，由于系统的高度非线性和控制量少等原因，给其控制带来了极大的挑战。作为一类典型的欠驱动机电系统，桥式吊车已广泛地应用于建筑工地、海港、码头、生产线等场合，完成货物的运输，其主要目标是快速精确的负载定位。一般来说，一次完整的吊车操作流程主要包括如下三个步骤：负载升吊过程、负载的水平运送过程、负载落吊过程。由于第一阶段不涉及桥式吊车运动，因此在第一阶段中不会出现明显的负载摆动。但为保证第三阶段中负载的精确放置操作，要求负载摆动在第二阶段中应尽可能的小，并且当桥式吊车停止运行后，负载无残余摆动。然而，由于惯性以及外部扰动的存在会不可避免的引起负载摆动。考虑到以上问题，国内外研究人员针对第二阶段提出了多种控制策略。但是这些控制策略均是针对定绳长桥式吊车系统提出的。在一些特殊情况下，为提高工作效率，需要将负载的升/落吊运动与水平运动步骤同时进行。负载的升/落吊运动对负载的摆动有着非常大的影响，此时，吊绳长度从常数转变为状态变量，导致已有定绳长吊车控制方法无法应用。并且，绳长的变化极易引起负载的大幅度摆动，研究人员针对变绳长吊车系统设计了一系列高性能控制方法。目前，大多数针对伴随负载升降运动的控制方法无法保证桥式吊车的平滑启动。由于桥式吊车系统工作环境较为复杂，桥式吊车系统通常会受到负载质量、桥式吊车质量、吊绳长度、摩擦力等系统...
【技术保护点】
一种桥式吊车局部饱和自适应控制器，其特征在于，根据对桥式吊车系统的动力学模型求取关于时间导数，得到桥式吊车系统的内部结构模型；根据桥式吊车系统的内部结构模型，引入φx、φl、wx和wl这四个辅助向量以及双曲正切函数，得到桥式吊车局部饱和自适应控制器；所述局部饱和自适应控制器的表达式为：Fx=-kpxtanh(ex)-kdxtanh(x·)+φxTw^x]]>Fl=-kpltanh(el)-kdltanh(l·)+φlTw^l]]>φx=x·tanh(x·ξ)-|x·|x·T,φl=-gl·T]]>其中，Fx与Fl分别表示水平x与竖直l方向上的驱动力；kpx,kdx,kpl以及kdl∈R+表示正的控制增益；ex与el分别代表桥式吊车跟踪误差和吊绳长度误差；ξ为粘性摩擦力相关系数；g为重力加速度；其中，与分别代表wx与wl的在线估计，wx＝[dx fr0x krx]T,wl＝[mp dl]T，fr0x和krx表示静...
【技术特征摘要】
1.一种桥式吊车局部饱和自适应控制器，其特征在于，根据对桥式吊车系统的动力学模型求取关于时间导数，得到桥式吊车系统的内部结构模型；根据桥式吊车系统的内部结构模型，引入φx、φl、wx和wl这四个辅助向量以及双曲正切函数，得到桥式吊车局部饱和自适应控制器；所述局部饱和自适应控制器的表达式为： F x = - k p x tanh ( e x ) - k d x tanh ( x · ) + φ x T w ^ x ]]> F l = - k p l tanh ( e l ) - k d l tanh ( l · ) + φ l T w ^ l ]]> φ x = x · tanh ( x · ξ ) - | x · | x · T , φ l = - g l · T ]]>其中，Fx与Fl分别表示水平x与竖直l方向上的驱动力；kpx,kdx,kpl以及kdl∈R+表示正的控制增益；ex与el分别代表桥式吊车跟踪误差和吊绳长度误差；ξ为粘性摩擦力相关系数；g为重力加速度；其中，与分别代表wx与wl的在线估计，wx＝[dx fr0x krx]T,wl＝[mp dl]T，fr0x和krx表示静摩擦力相关的系数；mp表示负载质量；dl代表空气阻力系数。2.如权利要求1所述的一种桥式吊车局部饱和自适应控制器，其特征在于，与的更新率为： w ^ · x = - αφ x x · ]]> w ^ · l = - ...
【专利技术属性】
技术研发人员：马昕，张梦华，宋锐，荣学文，田新诚，李贻斌，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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