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原文传递一种基于在线轨迹规划的桥式起重机定位消摆控制方法

专利名称：	一种基于在线轨迹规划的桥式起重机定位消摆控制方法
摘要：	本发明提供一种基于在线轨迹规划的桥式起重机定位消摆方法，传统在线轨迹规划构造的李雅普诺夫函数仅有摆角控制量，无位移反馈，设计的控制器耦合较少的消摆信息；本发明所提控制算法，在调节参数数量不变的情况下，增加了位移的反馈，耦合更多的摆角影响因素。无需离线迭代优化，提升桥式起重机的运输性能，实现在线的快速定位消摆，具有在线调节参数的便利性和响应的快速性，具体来说，本申请以平滑的定位轨迹为基础，利用台车运动与负载摆动间的动态耦合关系，引入不影响定位的消摆环节，构建定位消摆轨迹，无须离线迭代优化，实现桥式起重机在线规划轨迹，兼顾台车的准确定位与负载消摆的要求，降低参数整定频率与难度，提高响应速度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河南;41
申请人：	河南科技大学
发明人：	范波;张炜炜;付主木;许惠
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910555629.5
公开号：	CN110407095A
代理机构：	洛阳公信知识产权事务所(普通合伙)
代理人：	王学鹏
分类号：	B66C13/06(2006.01);B;B66;B66C;B66C13
申请人地址：	471000 河南省洛阳市涧西区西苑路48号
主权项：	1.一种基于在线轨迹规划的桥式起重机定位消摆控制方法，其特征在于：该消摆控制方法以平滑的定位轨迹为基础，利用台车运动与负载摆动间的动态耦合关系，引入不影响定位的消摆环节，构建定位消摆轨迹，实现桥式起重机在线规划轨迹，兼顾台车的准确定位与负载消摆的要求，降低参数整定频率与难度，提高响应速度。 2.根据权利要求1所述的一种基于在线轨迹规划的桥式起重机定位消摆控制方法，其特征在于，该消摆控制方法具体包括以下步骤：步骤一、建立简化的桥式起重机模型：桥式起重机在运输负载的过程中，为保证运输安全性，吊绳长度一般不变，在广义坐标下，利用拉格朗日动力学方程，建立定绳长二维桥式起重机数学模型：式(1)和式(2)中：F(t)表示作用到台车上的合力，x(t)表示台车水平方向位移，表示台车运行加速度，θ(t)表示负载摆角，负载摆角θ(t)∈(-π/2，π/2)，与分别表示负载摆动的角速度与角加速度，g是重力加速度；对式(2)化简可得：式(3)适用于二维平面内桥式起重机的正常安全吊运情行，是进行轨迹规划的基础；步骤二、在线轨迹控制设计：规划的轨迹包括两部分，1)确定定点吊运平滑轨迹，得到平滑精准的位移曲线使台车执行运动；2)设计消摆耦合函数，抑制运动惯性带来的摆动且保证位移准确性，将两者按照一定权重函数融合起来，规划具有定位消摆双重功能的台车加速度运动轨迹：式中：表示最终规划轨迹，表示定位轨迹，表示消摆环节；步骤三、选取定位轨迹，根据实际设备的物理特性，选取兼顾台车运行平滑性与运输效率的定位轨迹；步骤四、消摆环节设计：根据动力学模型，选取李雅普诺夫候选函数：式中：重力加速度g＝9.8m/s2；绳长l≥0，则 -1≤cos(θ(t))≤1，则g(1-cos(θ(t)))≥0；式(5)中，结合式(3)、(6)可得对式(5)关于时间求导，可得将式(3)代入式(8)得在消摆轨迹环节，为保证具有消摆性能，则于是选取式中：α表示消摆环节的增益，且α≤0。 3.根据权利要求2所述的一种基于在线轨迹规划的桥式起重机定位消摆控制方法，其特征在于：步骤三中，在选取定位轨迹时定位轨迹的性能指标需满足以下约束条件： 1)随时间变化定位轨迹的位移必须收敛于指定位置，即且x1(t)≥0； 2)必须有界且 3)初始状态为零，即x1(t)＝0、θ(t)＝0、约束条件中：x1(t)、分别表示台车定位轨迹的位移、速度、加速度、以及冲击量；代表指定位置的位移量；θ(t)、分别表示负载摆角和摆角速度。
所属类别：	发明专利