基于二阶滑模干扰观测器的变绳长桥式吊车防摇定位控制方法技术

本发明专利技术提出了一种基于二阶滑模干扰观测器的变绳长吊车防摇定位控制方法，针对水平运送过程中同时进行吊绳升降操作的桥式吊车控制问题，利用欧拉

【技术实现步骤摘要】
基于二阶滑模干扰观测器的变绳长桥式吊车防摇定位控制方法


[0001]本专利技术具体涉及一种基于二阶滑模干扰观测器的变绳长吊车防摇定位控制方法，属于吊车防摇定位控制


技术介绍

[0002]桥式吊车以其结构简单、载荷大等优点广泛应用于港口、钢铁厂等运送作业现场中。然而作为一种典型的欠驱动系统，桥式吊车的欠驱动性使其在作业过程中不可避免的造成所吊送负载的摇晃。负载的剧烈摇晃一方面给作业现场带来极大的安全隐患，另一方面还会影响吊车到达目标位置的定位精度。针对于桥式吊车的防摇定位控制问题，国内外学者研究出了一系列控制算法，诸如输入整形、轨迹规划等开环控制方法以及滑模控制、自适应控制、模糊控制等闭环控制方法。
[0003]桥式吊车的作业流程一般可分为：吊起负载、水平运送、放下负载三个阶段。在实际吊车作业中，为了提高货物运送效率，将负载升降阶段与水平运送阶段耦合，这就使定绳长桥式吊车的控制问题变为了变绳长桥式吊车的控制问题。引入了吊绳升降电机驱动力这一新的控制量，这就带来了新的控制问题：桥式吊车的吊绳绳长从一个常量变为一个实时变化的变量，负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二阶滑模干扰观测器的变绳长吊车防摇定位控制方法，其特征在于，所述方法以下步骤：步骤1)将桥式吊车受到的外部干扰以及内部不确定性作为复合干扰，建立变绳长桥式吊车系统的数学模型；步骤2)将台车位移、绳长、负载摇摆角度引入为状态变量，变换其数学模型方程为带复合干扰项的非线性动力学状态方程；步骤3)利用台车和吊绳的目标跟踪轨迹x
r
,l
r
与实际位移间的误差e
x
,e
l
，分别构造滑模面σ
x
,σ
l
；步骤4)在台车滑模面σ
x
添加所吊负载摆动角度项θ，以实现负载摇摆的抑制；步骤5)根据步骤3)所构造的滑模面滑模动态与复合干扰之间的耦合关系，设计二阶滑模干扰观测器，利用高阶滑模特性估计变绳长桥式吊车的复合干扰；步骤6)根据步骤5)得到的桥式吊车复合干扰观测值来设计滑模控制器，得到吊车在水平方向台车电机以及竖直方向上吊绳电机的驱动力。2.根据权利要求1所述的一种基于二阶滑模干扰观测器的变绳长吊车防摇定位控制方法，其特征在于，步骤1)建立数学模型，具体方法如下：征在于，步骤1)建立数学模型，具体方法如下：征在于，步骤1)建立数学模型，具体方法如下：其中，M,m分别为台车质量和负载质量；x(t),表示台车的位移和二阶导数即加速度；l(t),表示吊绳的绳长、绳速度以及绳加速度；θ(t),表示所吊送负载摇摆的角度、角速度以及角加速度；f
x
(t),f
l
(t)分别为吊车在水平方向和竖直方向的电机驱动力；φ
x
(t),φ
l
(t)分别为桥式吊车系统结合外部扰动和内部不确定性的复合干扰。变换上述动态模型方程得：变换上述动态模型方程得：变换上述动态模型方程得：其中d
x
,d
l
,d
θ
为系统在三个方向上受到的复合干扰的另一种表现形式。3.根据权利要求1所述的一种基于二阶滑模干扰观测器的变绳长吊车防摇定位控制方法，其特征在于，步骤2)将台车位移、绳长、负载摇摆角度引入为状态变量，变换其数学模型方程为带复合干扰项的非线性动力学状态方程，具体步骤如下：引入状态变量χ1(t)＝[x(t),l(t),θ(t)]
T
，变换其数学模型方程，所述的非线性动力学状态方程为：
其中D＝[d
x
,d
l
,d
θ
]
T
，U
c
＝[f
x
,f
l
]
T
其中F(χ1,χ2),B(χ1)与系统的状态以及参数有关，U
c
＝[f
x
,f
l
]
T
为系统的控制输入，D为复合干扰项；定义目标位置跟踪误差：e
x
＝x
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛丹，郇旭威，李奇，陈夕松，李世华，刘国耀，
申请(专利权)人：南京科远智慧科技集团股份有限公司南京闻望自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：