基於運動規劃的橋式吊車自適應控制方法

2023-08-07 07:13:01 1

專利名稱：基於運動規劃的橋式吊車自適應控制方法
基於運動規劃的橋式吊車自適應控制方法技術領域
本發明屬於非線性欠驅動系統自動控制的技術領域，特別是涉及一種基於運動規 劃的橋式吊車自適應控制方法。
背景技術：
橋式吊車是一種十分常見的裝配運輸工具，它利用繩索將負載與吊車上的臺車相 連，並通過臺車的運動來將負載運送到指定的位置，橋式吊車在港口、倉庫、建築工地等場 所得到了廣泛的應用。
橋式吊車在運行時，吊車上臺車的運動會引起負載的擺動，使得負載可能會和周 圍的操作工人或者是其它物體發生碰撞，致使負載損壞，甚至導致發生人員傷亡事故，尤其 是當臺車到達指定位置停止運行後，吊車所懸掛的負載會發生比較強烈的殘餘擺動，這樣 不僅會帶來較大的安全隱患，同時也嚴重影響了吊車的工作效率。因此，為了有效避免安全 隱患，提高吊車的工作效率，在操作吊車時，一方面需要實現臺車的快速準確定位，以滿足 準確運送負載的要求；另一方面，需要有效地抑制負載的擺動，實現負載的「無擺」或者「微 擺」操作。特別是當臺車到達指定位置時，負載必須很快地停止擺動，以期提高吊車的工作 效率。
目前，為了滿足臺車的快速準確定位和有效地抑制負載的擺動這兩方面的吊車操 作要求，一般是通過有經驗的工人操縱吊車來實現，具體在操作過程中，工人需要利用他們 的經驗並通過其眼睛的觀測來估計臺車的位置與擺角大小，然後選擇合理的動作序列來有 效抑制負載的擺動，並儘快將它運送到指定的位置，所以一個工人只有在具備多年吊車操 作經驗，並且掌握嫻熟的吊車操作技巧之後，才能利用吊車快速地將負載運送到指定的位 置，並有效地抑制負載的擺動。
雖然國內外自動化領域的許多學者針對橋式吊車系統開展了大量研究，針對這種 欠驅動系統提出了多種不同的控制方法，力圖實現橋式吊車的安全、高效運輸，但是目前還 沒有開發出一種方便、可靠的橋式吊車自動控制系統或方法。
且在已有的控制算法中，又缺乏對未知參數的適應能力。而隨任務和狀態不同導 致的未知參數的變化對各控制算法均有較大影響，很大程度上局限了控制器的功能實現和 實用化。發明內容
本發明目的是克服現有技術存在的上述不足，提供一種基於運動規劃的橋式吊車 自適應控制方法。
一、系統模型
對於2D橋式吊車系統，如

圖1所示，其動力學模型用拉格朗日方程表述為
M(q)q + Vm(q, q)q + G(q) = U + Fd權利要求
1. 一種基於運動規劃的橋式吊車自適應控制方法，其特徵在於該方法包括 第一、臺車運動規劃為吊車臺車設計一條期望的位置一時間曲線，如果臺車沿其運動，可使臺車快速到達 目標位置，而負載擺角也在一個可以接受的範圍內；為此，將位置-時間曲線設計為單向平 滑的S形曲線，即
全文摘要
一種基於運動規劃的橋式吊車自適應控制方法。該方法包括制定運動規劃，為吊車臺車設計一條期望的位置-時間曲線，如果臺車沿其運動，可使臺車相對快速到達目標位置，而負載擺角也在一個較小的可以接受的範圍內。同時，針對不同情況與需求可調整其中參數，使其運輸最大速度、加速性能滿足實際工況要求與約束；設計自適應跟蹤控制器，通過在線實時測量臺車位置、速度與負載擺角、角速度，得到控制輸出。該控制器可以在未知吊車臺車負載質量、吊繩長度、摩擦等阻力參數時，較好地跟蹤設定運動曲線，最終使誤差、擺角和控制力全程保持在較小範圍內，並最終收斂至0。可見，本發明軌跡規劃與自適應跟蹤控制方法的優越性。
文檔編號B66C13/06GK102030263SQ20101059333
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者孫寧, 方勇純, 王鵬程, 馬博軍 申請人:南開大學