【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机电系统先进控制方法，具体地，涉及一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法、存储介质及设备。
技术介绍
1、起重机是一种典型的欠驱动系统，广泛应用于码头、工厂、建筑工地等场所的货物装卸。为实现起重机系统的位置控制与防摆控制，研究者们提出了反馈线性化控制、自适应控制(adaptive anti-swing and positioning control for 4-dof rotary cranessubject to uncertain/unknown parameters with hardware experiments.ieeetransactions on systems,man,and cybernetics:systems.49(7):1309-1321.)等多种反馈控制方法。
2、随着社会的发展，实际生产生活对起重机系统的控制任务需求更加复杂，对系统响应速度、控制精度提出了更高的要求。然而，存在负载变化、参数摄动等干扰的情况下，传统的连续反馈控制难以实现起重机系统高精度控制需求。为此，研究者们针对起重机系统提出了滑模控制方案。尽管滑模控制具有很强的鲁棒性，但是滑模控制的非连续性容易引起抖振现象。为提升抗干扰控制系统性能，研究者们提出了基于干扰估计补偿的主动抗干扰控制方法(sliding-mode control for systems with mismatched uncertainties viaa disturbance observer.ieee transactions on
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法、存储介质及设备，该方法结合了扩张状态观测器技术和反馈控制，抑制了吊摆起重机所受外部干扰，加强了吊摆起重机的抗干扰性能，提高了控制精度。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法，具体包括如下步骤：
3、步骤1、根据吊摆起重机受到的干扰，结合吊摆起重机的状态向量和控制输入向量，建立受扰情况下的欠驱动吊摆起重机动力学模型；
4、步骤2、根据步骤1建立的欠驱动吊摆起重机动力学模型，并在慢时变干扰假设条件下，设计扩张状态观测器；
5、步骤3、根据设计的扩张状态观测器，结合反馈控制方法，设计带有干扰前馈补偿的主动抗干扰控制器；
6、步骤4、根据步骤3所设计的带有干扰前馈补偿的主动抗干扰控制器，更新驱动吊摆起重机的控制输入向量，施加于吊摆起重机，实现对吊摆起重机的精确控制。
7、进一步地，步骤1中受扰情况下的欠驱动吊摆起重机动力学模型为：
8、
9、其中，令x1＝q为吊摆起重机的状态向量，q＝[θ1,θ2,θ3,θ4]t，θ1为吊摆起重机的负载径向摆角，θ2为吊摆起重机的负载切向摆角，θ3为吊摆起重机的吊杆俯仰角，θ4为吊摆起重机的吊杆偏航角；令为惯量矩阵，为控制输入向量，u3,u4均为控制输入；为外部干扰，d3为输入u3通道中的干扰，d4为输入u4通道中的干扰；为非线性项。
10、进一步地，所述惯量矩阵m(x1)描述为：
11、
12、其中，l为吊绳长度；m33＝ml2+jy，l为吊杆长度，jy为吊杆y轴方向的转动惯量；jx为吊杆x轴方向的转动惯量，jz为吊杆z轴方向的转动惯量，ib为负载转动惯量；m12＝m21＝ml2θ1θ2；m13＝m31＝mll(cos(θ3)-θ1sin(θ3))；m14＝m41＝-ml2θ2；m23＝m32＝-mllθ2sin(θ3)；m24＝m42＝ml2θ1+mllsin(θ3)；m34＝m43＝-mllθ2cos(θ3)。
13、进一步地，所述非线性s(x1,x2)描述为：
14、s(x1,x2)＝[s1,s2,s3,s4]t
15、其中，
16、
17、
18、m为吊杆质量。
19、进一步地，步骤2中设计的扩张状态观测器为：
20、
21、其中，l1、l2均为正常数，是x2的估计值，是外部干扰d＝[0,0,d3,d4]t的估计值，是d3的估计值，是d4的估计值。
22、进一步地，步骤3中带有干扰前馈补偿的主动抗干扰控制器的设计过程如下：
23、
24、
25、其中，kp1、kd1、kp2、kd2＞0均为控制增益，θ3d、θ4d分别为θ3、θ4的目标值。
26、进一步地，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序使计算机执行所述的受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法。
27、进一步地，本专利技术还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，所述处理器执行计算机程序时，实现所述的受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法。
28、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法将带有干扰前馈补偿的主动抗干扰控制器用于受扰欠驱动吊摆起重机，提升了吊摆起重机的抗干扰性能与控制精度。首先，基于受扰情况下的欠驱动吊摆起重机动力学模型，设计扩张状态观测器以估计吊摆起重机所受外部干扰；其次，基于扩张状态观测器，结合反馈控制方法，带有干扰前馈补偿的主动抗干扰控制器，使得吊摆起重机在受到干扰影响情况下，能够实现对目标俯仰角与目标偏航角的精确跟踪和防摆控制，提升了吊摆起重机的抗干扰性能与控制精度。
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1.一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法，其特征在于，步骤1中受扰情况下的欠驱动吊摆起重机动力学模型为：
3.根据权利要求2所述的一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法，其特征在于，所述惯量矩阵M(x1)描述为：
4.根据权利要求3所述的一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法，其特征在于，所述非线性S(x1，x2)描述为：
5.根据权利要求4所述的一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法，其特征在于，步骤2中设计的扩张状态观测器为：
6.根据权利要求5所述的一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法，其特征在于，步骤3中带有干扰前馈补偿的主动抗干扰控制器的设计过程如下：
7.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序使计算机执行如权利要求1-6任一项所述的受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理
...【技术特征摘要】
1.一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法，其特征在于，步骤1中受扰情况下的欠驱动吊摆起重机动力学模型为：
3.根据权利要求2所述的一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法，其特征在于，所述惯量矩阵m(x1)描述为：
4.根据权利要求3所述的一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法，其特征在于，所述非线性s(x1，x2)描述为：
5.根据权利要求4所述的一种受扰欠驱动吊摆起重机的抗干扰运动控制方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：李桂璞，田昭，刘汉忠，朱晓春，万锦旗，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：
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