一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法及系统，包括以下步骤：实时接收采集的吊车系统的运行参数；将采集的运行参数带入不同负载对应的估计器中得到运行参数的估计量，根据运行参数和估计量的差值得到监视信号；提取多个监视信号中最小监视信号对应的控制器；根据提取出的控制器对吊车系统进行控制，采用本发明专利技术的方法能够起到良好的定位防摆效果，而且能适应负载的大范围不确定性。

【技术实现步骤摘要】
一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法及系统
本专利技术涉及机械系统自动控制
，具体涉及一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法及系统。
技术介绍
这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。桥式吊车是一种常见的搬运机械，在制造行业、建筑行业、钢铁行业、物流行业等发挥着不可替代的作用。传统的桥式吊车主要依靠人工操作，严重依赖工人经验，不仅容易造成定位不准、摆动幅度过大，从而存在安全隐患和影响生产效率，甚至还可能引发因误操作而导致的事故。随着现代控制理论与技术的快速发展，如何利用诸多先进控制方法，实现桥式吊车的精准定位和快速消摆成为研究热点之一。桥式吊车系统具有欠驱动、强耦合、本质非线性等特征，且运行过程中易受惯性等引发的摆动及负载不同等造成的干扰，如何高性能实现桥式吊车的定位消摆仍是十分具有挑战性的工作。尽管当前针对桥式吊车定位消摆控制已取得诸多研究成果，发展了诸多先进控制方法，如PID控制策略、基于轨迹规划的消摆控制策略、时间最优控制策略、滑模控制策略、基于无源性的控制策略、自适应控制策略等，但专利技术人发现仍存在诸多局限：①现有大多数控制策略难以应对大范围不确定性，例如当吊车吊起的负载重量差异巨大时，导致控制策略难以适用；②尽管部分策略，如自适应控制策略、基于无源性的控制策略等，可适用于大范围不确定性，但控制性能退化严重，特别是需要极长的自适应调节过程；③在实现定位消摆的同时，难以实现不确定负载质量的估计。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种带有不确定负载桥式吊车控制方法，可有效应对不确定负载对吊车定位消摆的影响，并可快速且较为精准地估计出不确定负载的质量。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：第一方面，本专利技术的实施例提供了一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法，包括以下步骤：实时接收采集的吊车系统的运行参数；将采集的运行参数带入多个不同负载对应的估计器中，得到运行参数的估计量，根据运行参数和估计量的差值得到监视信号；提取多个监视信号中最小监视信号对应的控制器；根据提取出的控制器对吊车系统进行控制。可选的，如果当前时刻的最小监视信号与设定值的和不大于上一时刻的最小监视信号，则切换至当前时刻最小监视信号对应的控制器控制吊车系统工作，否则继续采用上一时刻最小监视信号对应的控制器控制吊车系统工作。可选的，建立吊车系统的动力学模型，根据吊车系统的动力学模型得到吊车的系统模型，根据系统模型构建估计器和控制器。可选的，采用欧拉-拉格朗日方法对吊车系统进行建模，根据建立的模型得到吊车系统的动力学模型。可选的，根据运行参数和估计量的差值得到估计误差，根据估计误差范数进行积分运算得到监视信号。可选的，所述运行参数包括实时采集的吊车系统的台车位移、台车速度、负载摆角及摆角速度。可选的，最小监视信号对应的估计器中的候选负载质量作为估计的吊车系统的负载质量。第二方面，本专利技术的实施例提供了一种带有不确定负载的桥式吊车控制系统，包括：数据采集模块：用于实时接收采集的吊车系统的运行参数；监视信号获取模块：用于将采集的运行参数带入不同负载对应的估计器模型中，得到运行参数的估计量，根据运行参数和估计量的差值得到监视信号；控制器获取模块：用于提取多个监视信号中最小监视信号对应的控制器模型；控制模块：用于根据提取出的控制器对吊车系统进行控制。第三方面，本专利技术的实施例提供了一种电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述的带有不确定负载的桥式吊车控制方法。第四方面，本专利技术的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面所述的带有不确定负载的桥式吊车控制方法。上述本专利技术的实施例的有益效果如下：1.本专利技术的方法，由于采用了最小监视信号对应的控制器控制吊车系统的工作，在最小监视信号下，估计器的估计效果最好，对应的负载与实际负载最为接近，因此其对应的控制器为最佳控制器，能够起到最好的定位防摆效果，而且本专利技术的方法设置了不同负载对应的估计器及其对应的控制器，根据运行参数及估计器，能够自适应选取出最小监视信号对应的控制器和负载，能够自适应补偿负载的不确定性，能够应对负载大范围的不确定性。2.本专利技术的方法，当前时刻的最小监视信号与设定值的和不大于上一时刻最小监视信号，则切换至当前时刻最小监视信号对应的控制器控制吊车系统工作，否则继续采用上一时刻最小监视信号对应的控制器控制吊车系统工作，此种控制方法隶属于不连续自适应控制，与传统的连续自适应控制策略、基于无源性的控制策略相比，调节速度更快，不需要极长的自适应调节过程。3.本专利技术的方法，最小监视信号对应的估计器中所对应的负载大小与实际负载大小相近，因此在实现定位消摆的同时，还能够实现不确定负载质量的估计。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。图1是本专利技术实施例1方法流程图；图2是本专利技术实施例1吊车系统的系统模型图；图3是本专利技术实施例1切换逻辑流程图；图4为负载质量5kg时，实施例1方法所得到的台车位移、负载摆角、切换信号和控制输入仿真图；图5为负载质量50kg时，实施例1方法所得到的台车位移、负载摆角、切换信号和控制输入仿真图；图6为负载质量90kg时，实施例1方法所得到的台车位移、负载摆角、切换信号和控制输入仿真图；图7为负载质量70.5kg时，实施例1方法所得到的台车位移、负载摆角、切换信号和控制输入仿真图；图8为负载质量(30+0.02t)kg时，实施例1方法所得到的台车位移、负载摆角、切换信号和控制输入仿真图。具体实施方式实施例1本实施例公开了一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤1：实时接收吊车系统的运行参数，所述运行参数包括台车位置、负载摆角、台车的移动速度及负载的摆动角速度。上述运行参数可通过设置在吊车系统的传感器获得。步骤2：将采集的运行参数带入预先构建的不同负载对应的估计器中得到估计量，根据运行参数和估计量的差值得到监视信号，负载的数量可根据实际所需要的精度来进行设置。不同负载对应的所述估计器和控制器的构建方法为：如图2所示，首先根据运行参数利用欧拉-拉格朗日方法对桥式吊车系统进行建模，根据建立的模型得到吊车系统的动力学模型。其中，x表示台车位置，θ表示负载摆角，M，m，l分别表示台车质量、负载质量和吊绳长度，g表示重力加速度，F表示控制器输入信号。控制目标为将台车驱使至期望位置xd(xd为事先给定的固定位置)，同时消除负载摆动。在实际中，负载摆角通常较小，因此通过合理的模型简本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n实时接收采集的吊车系统的运行参数；/n将采集的运行参数带入多个不同负载对应的估计器中得到运行参数的估计量，根据运行参数和估计量的差值得到监视信号；/n提取多个监视信号中最小监视信号对应的控制器；/n根据提取出的控制器对吊车系统进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时接收采集的吊车系统的运行参数；
将采集的运行参数带入多个不同负载对应的估计器中得到运行参数的估计量，根据运行参数和估计量的差值得到监视信号；
提取多个监视信号中最小监视信号对应的控制器；
根据提取出的控制器对吊车系统进行控制。


2.如权利要求1所述的一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法，其特征在于，如果当前时刻的最小监视信号与设定值的和不大于上一时刻的最小监视信号，则切换至当前时刻最小监视信号对应的控制器控制吊车系统工作，否则继续采用上一时刻最小监视信号对应的控制器控制吊车系统工作。


3.如权利要求1所述的一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法，其特征在于，建立吊车系统的动力学模型，根据吊车系统的动力学模型得到吊车的系统模型，根据系统模型构建估计器和控制器。


4.如权利要求3所述的一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法，其特征在于，采用欧拉-拉格朗日方法对吊车系统进行建模，根据建立的模型得到吊车系统的动力学模型。


5.如权利要求1所述的一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法，其特征在于，根据运行参数和估计量的差值得到估计误差，根据估计误差范数进...

【专利技术属性】
技术研发人员：满永超，刘允刚，赵德义，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37