【技术实现步骤摘要】
一种带负载升降运动的欠驱动塔式起重机定位消摆方法
本专利技术涉及欠驱动起重机系统运动控制的
，尤其涉及一种带负载升降运动的欠驱动塔式起重机定位消摆方法。
技术介绍
欠驱动系统，即系统输入少于系统自由度的系统。其中，起重机系统作为一种典型的欠驱动系统，其拥有结构简单，功耗低，应用场合广泛等诸多优点。塔式起重机是一种在空间中运送货物的起重机，其运输过程往往伴随着台车的平移和悬臂的转动同时动作，这两种运动性质不同的驱动机构导致了动力学模型和设计对应控制方法更加地复杂化。同时，当伴随着负载的升降运动，吊绳长度会产生变化，这会对塔式起重机负载摆动的自然频率等动态特性产生很大的影响。另外，在实际控制应用中，不可避免地会出现摩擦力影响、理论建模不完全、参数不确定性与全自由度的外界扰动等情况，在这些情况下，在实现悬臂、台车与负载升降的准确定位同时，并快速抑制负载的摆动成了一个极具挑战性的问题。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和...
【技术保护点】
1.一种带负载升降运动的欠驱动塔式起重机定位消摆方法，其特征在于：包括，/n根据拉格朗日动力学方程，建立带负载升降运动的塔式起重机非线性模型；/n基于所述非线性模型构建含自适应增益的滑模面，并确定所述滑模面趋近律与自适应值更新律；/n利用自适应技术确认起重机摩擦力参数自适应更新律以及全自由度扰动自适应更新律；/n结合所述滑模面趋近律与自适应值更新律、摩擦力参数自适应更新律以及全自由度扰动自适应更新律，构建鲁棒自适应滑模控制器，完成定位与消摆。/n
【技术特征摘要】
1.一种带负载升降运动的欠驱动塔式起重机定位消摆方法，其特征在于：包括，
根据拉格朗日动力学方程，建立带负载升降运动的塔式起重机非线性模型；
基于所述非线性模型构建含自适应增益的滑模面，并确定所述滑模面趋近律与自适应值更新律；
利用自适应技术确认起重机摩擦力参数自适应更新律以及全自由度扰动自适应更新律；
结合所述滑模面趋近律与自适应值更新律、摩擦力参数自适应更新律以及全自由度扰动自适应更新律，构建鲁棒自适应滑模控制器，完成定位与消摆。
2.如权利要求1所述的带负载升降运动的欠驱动塔式起重机定位消摆方法，其特征在于：所述塔式起重机非线性模型包括，
三个驱动力和五个广义状态量，其中所述三个驱动力为悬臂转矩、台车平移力与负载升降力，所述五个广义状态量为悬臂转角、台车位移、吊绳绳长、与负载的两个摆角，同时又包含了输入通道的摩擦力和全自由度的集成干扰，再结合拉格朗日动力学方程构成的非线性模型如下：
q＝[α(t)x(t)l(t)θ1(t)θ2(t)]T∈R5,
B(q)＝[bij]∈R5×3,i＝1,...,5,j＝1,2,3,
M(q)＝[mij]∈R5×5,i＝1,...,5,j＝1,...,5,
Ua＝[TFxFl]T∈R3,D＝[d1d2d3d4d5]T∈R5
其中：m为负载的质量，J0为悬臂的转动惯量，Mt为台车的质量，g为重力加速度，对于描述该系统的广义状态量，α(t)为悬臂转角，x(t)为台车平移距离，l(t)为吊绳的长度，θi(t),i＝1,2为负载的摆角，对于驱动力/转矩，T为悬臂驱动转矩，Fx为台车驱动力，Fl为吊绳升降驱动力，而Tf，Fxf与Flf分别为其对应维度的摩擦力，M为系统的惯性矩阵，di,i＝1,...,5为各个自由度对应的集成干扰。
3.如权利要求1或2所述的带负载升降运动的欠驱动塔式起重机定位消摆方法，其特征在于：所述一种含自适应增益的滑模面包括，
将自适应增益的滑模面定为S，其为5维向量，表示为如下：
e＝q-qr＝[eαexelθ1θ2]T∈R5，
qr＝[r1r2r3r4r5]T∈R5，r4＝0,r5＝0,
Λ＝diag{k1,...,k5}∈R5×5,
其中：Λ为常数增益矩阵，为滑模面中的自适应增益矩阵，e为跟踪误差向量，为微分，q为系统广义坐标向量，qr为参考轨迹向量，元素ri,i＝1,...,5为各个自由度的参考轨迹。
4.如权利要求3所述的带负载升降运动的欠驱动塔式起重机定位消摆方法，其特征在于：所述滑模面趋近律与自适应值更新律包括，
根据趋近律增益矩阵确定所述滑模面趋近律为：
I＝diag{μ1,...,μ5}∈R5×5,H＝diag{γ1,...,γ5}∈R5×5
其中：I与H为趋近律增益矩阵；当各个自由度存在误差，自适应值会不断自适应变化，直至系统稳定，其形式如下：
其中：ki为常数增益矩阵中的对角元素，并且可调，e(i)为跟踪误差向量的元素，为其微分值，ai为系统模型中矩阵中...
【专利技术属性】
技术研发人员：于莉莉，田正，欧阳慧珉，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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