一种基于分层非奇异终端滑模的桥吊消摆与定位的控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供的一种基于分层非奇异终端滑模的桥吊消摆与定位的控制系统及方法，包括以下步骤：步骤1，根据二维定绳长桥吊系统确定控制目标；步骤2，根据二维桥吊系统的状态方程结合分层滑膜理论，分别构建两个子系统的非奇异终端滑模面；步骤3，根据步骤2构建的两个子系统的非奇异终端滑模面构建局部控制量饱和的非奇异终端滑模控制器；步骤4，通过步骤3构建得到的局部控制量饱和的非奇异终端滑模控制器对二维定绳长桥吊系统进行控制；本发明专利技术面对桥吊控制中可能出现的实际问题，提出的方法具有良好的针对性和实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分层非奇异终端滑模的桥吊消摆与定位的控制系统及方法
本专利技术属于欠驱动系统的控制技术，主要是一种基于分层非奇异终端滑模的桥吊消摆与定位的控制系统及方法。
技术介绍
桥吊是一种典型的用于货物转运的欠驱动循环、间歇起重设备，在钢厂、修理厂、航空航天等场所有大量应用。桥吊系统由于采用钢丝绳连接起重机和负载，属于一类强耦合、非线性的欠驱动系统。由于桥吊系统的欠驱动特性使得负载会随台车移动而产生不可驱动摆角，加之参数不确定性和各种扰动因素的影响，使得摆角和台车位置之间产生强耦合、非线性关系，给桥吊的控制带来了困难，降低了工作效率，增大了安全隐患。近年来，众多国内外研究人员对桥吊系统控制方法进行大量深入研究，在各种控制方法方面也取得一定进展，大致包括输入整形、线性控制、最优控制、以及滑模控制等传统控制方法，以及神经网络控制、模糊控制、自适应控制等智能控制方法。桥吊的控制目标综合来讲，是通过对台车进行控制来实现快速准确地运送负载，且保持运送过程中尽可能小的负载摆角，这将增加控制难度，一直以来是研究的热点和难点问题。因此，在桥吊系统消摆与定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分层非奇异终端滑模的桥吊消摆与定位的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，根据二维定绳长桥吊系统确定控制目标；/n步骤2，根据二维桥吊系统的状态方程结合分层滑膜理论，分别构建两个子系统的非奇异终端滑模面；/n步骤3，根据步骤2构建的两个子系统的非奇异终端滑模面构建局部控制量饱和的非奇异终端滑模控制器；/n步骤4，通过步骤3构建得到的局部控制量饱和的非奇异终端滑模控制器对二维定绳长桥吊系统进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于分层非奇异终端滑模的桥吊消摆与定位的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，根据二维定绳长桥吊系统确定控制目标；
步骤2，根据二维桥吊系统的状态方程结合分层滑膜理论，分别构建两个子系统的非奇异终端滑模面；
步骤3，根据步骤2构建的两个子系统的非奇异终端滑模面构建局部控制量饱和的非奇异终端滑模控制器；
步骤4，通过步骤3构建得到的局部控制量饱和的非奇异终端滑模控制器对二维定绳长桥吊系统进行控制。


2.根据权利要求1所述的一种基于分层非奇异终端滑模的桥吊消摆与定位的控制方法，其特征在于，步骤1中，所述控制目标指：在台车作用下，桥吊能够快速、准确地将负载运送至目标位置，同时保证负载摆动快速收敛；
所述控制目标通过下式进行表示：



其中，ε表示引入抗摆信号后的定位误差；γ为台车位移引入抗摆信号之后的运动信号；pd为期望的台车位置。


3.根据权利要求1所述的一种基于分层非奇异终端滑模的桥吊消摆与定位的控制方法，其特征在于，步骤2中，分别构建两个子系统的非奇异终端滑模面，具体方法是：
S201，将系统状态方程和分层滑模理论相结合，分别得到两个子系统的非奇异终端滑模面，其中，两个子系统分别为单独位置子系统和摆角子系统；
所述单独位置子系统和摆角子系统的非奇异终端滑模面分别通过下式表示：



其中，e1为台车位置误差，e1＝x1-x1d；e2为摆角状态误差，e2＝x3-x3d；x1为台车位置；x3为摆角；x1d和x3d均为控制目标；k1和k2均为正实数；q1、q2、p1和p2均为正奇数，且满足q1＜p1＜2q1，q2＜p2＜2q2；
S202，根据分层理论，得到两个子系统的滑模控制器的总滑模面。


4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何祯鑫，王欣，冯永保，王杰，强宝民，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61