桥式起重机轨迹规划方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及桥式起重机轨迹规划方法及系统，包括以下步骤：基于台车位移、桥架位移和吊绳长度，以及吊钩和负载在三维空间中的摆角，构建桥式起重机系统动力学模型，并设定控制目标；以台车移动、桥架移动、绳长变化、吊钩摇摆和负载摇摆的状态变量设计辅助信号，根据控制目标，将模型中施加在台车、桥架、绳长以及吊钩、负载摆动上的约束转化为对辅助信号的约束；根据模型的结果得到对台车、桥架运动和吊绳变化的轨迹规划，实现对桥式起重机的定位与摆动抑制控制。摆动抑制控制。摆动抑制控制。

【技术实现步骤摘要】
桥式起重机轨迹规划方法及系统


[0001]本专利技术涉及机电系统控制
，具体为桥式起重机轨迹规划方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]桥式起重机是常用的起重工程设备，其控制系统是一种典型的多输入多输出以及欠驱动机电系统，桥式起重机的控制输入量小于系统输出的自由度，当台车和桥架同时移动吊运大型结构物负载时，吊钩和负载会在三维空间中产生两级摆动，呈现出复杂的双球面摆特性。
[0004]为了提高作业效率，在台车和桥架移动过程中吊绳长度会发生变化，以完成负载升降作业，此时桥式起重机的驱动状态量(台车位移，桥架位移和吊绳长度)与非驱动状态量(吊钩和负载在三维空间中的摆角)之间的非线性耦合关系更强，动力学建模与防摆控制器设计更具挑战性。
[0005]现有技术针对桥式起重机系统提出了多种控制方法，根据是否包含系统运动状态反馈信号，可将目前的方法分为开环控制和闭环控制，开环控制方法包括：输入整形、光滑整形、轨迹规划等方法，闭环控制方法包括：滑模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.桥式起重机轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：基于台车位移、桥架位移和吊绳长度，以及吊钩和负载在三维空间中的摆角，构建桥式起重机系统动力学模型，并设定控制目标；以台车移动、桥架移动、绳长变化、吊钩摇摆和负载摇摆的状态变量设计辅助信号，根据控制目标，将模型中施加在台车、桥架、绳长以及吊钩、负载摆动上的约束转化为对辅助信号的约束；根据模型的结果得到对台车、桥架运动和吊绳变化的轨迹规划，实现对桥式起重机的定位与摆动抑制控制。2.如权利要求1所述的桥式起重机轨迹规划方法，其特征在于，构建桥式起重机系统动力学模型，包括：确定吊钩和负载在三维空间坐标系中的位置，经求导后得到吊钩和负载的速度信号；根据吊钩和负载的速度信号，台车、桥架、吊钩和负载的质量，得到桥式起重机系统的总动能；利用桥式起重机系统的总动能和总势能构建拉格朗日函数，求解拉格朗日函数后，分别得到桥式起重机基于台车位移、桥架位移和吊绳长度，以及吊钩和负载摆角共七个自由度的动力学模型。3.如权利要求1所述的桥式起重机轨迹规划方法，其特征在于，控制目标，包括定位约束、防摆约束和全状态约束；定位约束为，台车和桥架在吊运时间内分别从初始位置移动到目标位置，吊绳长度在吊运时间内从初始长度变化到目标长度；防摆约束为，吊钩和负载在吊运时间内停止摆动；全状态约束为，台车的速度和加速度，桥架的速度和加速度，以及吊绳长度变化的速度和加速度均保持在设定范围内；吊钩和负载在三维空间内的摆角均保持在设定范围内。4.如权利要求1所述的桥式起重机轨迹规划方法，其特征在于，以台车移动、桥架移动、绳长变化、吊钩摇摆和负载摇摆的状态变量设计辅助信号，根据控制目标，将模型中施加在台车、桥架、绳长以及吊钩、负载摆动上的约束转化为对辅助信号的约束；包括：桥式起重机动力学模型经变换并联立吊钩位置和负载位置，得到包含台车位移、桥架位移、吊绳长度、吊钩摇摆和负载摇摆的辅助信号；将...

【专利技术属性】
技术研发人员：马昕，李刚，李贻斌，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：