一种基于系统无源性的欠驱动桥式吊车抗干扰防摆方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于系统无源性的欠驱动桥式吊车抗干扰防摆方法，属于桥式吊车防摆技术领域。该基于系统无源性的欠驱动桥式吊车抗干扰防摆方法包括如下步骤：S1：建立桥式吊车系统的动力学模型；S2：建立基于动力学模型的摩擦力模型和风阻模型；S3：根据摩擦力模型和风阻模型构建基于李雅普诺夫函数、用以克服系统摩擦力和阻力的控制器。本发明专利技术可以克服系统中的摩擦力及阻力，实现吊车系统的快速定位，并有效地抑制它的摆动，并且系统抗干扰能力强，具有较强得鲁棒性，在较好的实现台车的消摆定位的同时，有效的提升系统的暂态控制性能。

An anti-interference and anti swing method of underactuated bridge crane based on system passivity

【技术实现步骤摘要】
一种基于系统无源性的欠驱动桥式吊车抗干扰防摆方法
本专利技术属于桥式吊车防摆
，涉及一种基于系统无源性的欠驱动桥式吊车抗干扰防摆方法。
技术介绍
在各类吊车中，应用得最为广泛的是桥式吊车。与其它吊车一样，桥式吊车控制的主要目标是在最短时间内完成负载的快速、准确的运送。桥式吊车作为一种欠驱动系统，其算法设计简单，控制器较少，成本较低。但是，伴随着台车的运动，吊车会因为负载的摆动现象出现不稳定问题。台车和负载摆动之间的关系是非线性的，并且是高度耦合的。此外，外界干扰(如风力等)引发的负载摆动不仅会降低整体的效率，影响负载在落吊过程中的精确放置操作，还可能引发碰撞而造成安全事故。在一些特殊的场合，如钢水包搬运，甚至期望能实现“无摆”运送（资助本文的国家重大研发计划项目即着手于这方面的研究），以防止高温钢水溢溅。因此，防摆是评估吊车控制性能的重要指标，然而由于吊车系统自身的欠驱动特性，人们仅能操纵台车的水平运动和负载的升／落吊运动，而无法直接对负载的空间摆动施加控制。为此，要完成控制任务，必须通过合理地控制台车运动，在不影响其自身定位的同时，抑制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于系统无源性的欠驱动桥式吊车抗干扰防摆方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：建立桥式吊车系统的动力学模型；/nS2：建立基于动力学模型的摩擦力模型和风阻模型；/nS3：根据摩擦力模型和风阻模型构建基于李雅普诺夫函数、用以克服系统摩擦力和阻力的控制器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于系统无源性的欠驱动桥式吊车抗干扰防摆方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：建立桥式吊车系统的动力学模型；
S2：建立基于动力学模型的摩擦力模型和风阻模型；
S3：根据摩擦力模型和风阻模型构建基于李雅普诺夫函数、用以克服系统摩擦力和阻力的控制器。


2.如权利要求1所述的一种基于系统无源性的欠驱动桥式吊车抗干扰防摆方法，其特征在于：所述动力学模型包括惯性矩阵，，其中广义外力，为驱动力，为台车摩擦力，为系统受到的空气阻力，广义坐标矢量为，，惯性矩阵为，，离心力和哥氏力项为，，重力项为，，为台车质量，为吊钩质量，为负载质量，为台车位移，为台车与吊钩之间的第一绳的长度，为吊钩与负载之间的第二绳的长度，为表示吊钩摆动角度的第一摆角，为表示负载摆动角度的第二摆角，为重力加速度，为的一阶导数，为的一阶导数。


3.如权利要求2所述的一种基于系统无源性的欠驱动桥式吊车抗干扰防摆方法，其特征在于：所述摩擦力模型包括台车机械摩擦力，，其中、、为与摩擦力相关的系数，为的一阶导数。


4.如权利要求2或3所述的一种基于系统无源性的欠驱动桥式吊车抗干扰防摆方法，其特征在于：所述风阻模型包括负载空气阻力，空气阻力，其中为风阻系数，为空气密度，为负载的迎风面积，为负载速度，令，则。


5.如权利要求4所述的一种基于系统无源性的欠驱动桥式吊车抗干扰防摆方法，其特征在于：负...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴琳，刘惠康，鄢梦伟，孙博文，皮瑶，李倩，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42