[发明专利]一种桥式起重机开环模糊防摇控制方法

说明书

本发明提供一种桥式起重机开环模糊防摇控制方法，通过系统辨识实验，构建桥式起重机系统的二维动力学模型；利用粒子群优化算法，结合所述的二维动力学模型，设计小车的最优减速防摇曲线；建立小车的最优减速曲线查询表；利用模糊控制规则校验小车的最优减速曲线查询表；系统运行时，先测量绳长和计算减速阶段的初始角度，将二者分别量化为不同的等级，再依据减速阶段的初始速度，在起重机最优减速曲线查询表中进行查表，选择对应的最优减速曲线，实现抑制负载摆动的目的。本发明过查表可以实现不同工况下的防摇控制，显著提高起重机运行安全性，同时减少了防摇距离和防摇时间，提高了桥式起重机的工作效率和运行稳定性。

技术领域

本发明涉及起重机领域，具体涉及一种桥式起重机开环模糊防摇控制方法。

背景技术

桥式起重机是一种应用十分广泛的工业起重吊运装备。作为一种特种大型机械设备，在各种各样的工业环境使用过程中，也对一系列保障其安全、高效、稳定运行的自动化控制技术有相当的需求。然而，桥式起重机在运输过程中的长时间摆动与桥式起重机工作效率的矛盾日益突出，严重影响了桥式起重机的工作效率。因此对桥式起重机的防摇控制作为抑制负载摆动的关键技术开始受到制造商和研究学者的大量关注。

目前，起重机防摇技术主要分为开环防摇和闭环防摇两种：在开环控制方面，主要采用变分法、极小值原理，随着技术发展，时滞滤波作为一种前馈型的开环控制方法，由于其实现方式简单及可靠性高的特点，在起重机防摇摆控制及高精度定位系统获得了广泛的应用；相对于开环控制系统，闭环控制系统的鲁棒性更好，目前也得到了更广泛的研究。主要的控制方法有PID控制，最优控制，LQG/LQR控制，自适应控制，滑模变结构控制，模糊控制及神经网络控制等。关于闭环防摇控制方法，国内外研究学者做了大量的研究和尝试，但主要工作集中在对不同控制算法的优化设计与仿真模拟上，具体体现为控制理论较为先进，控制算法较为智能，同时带来算法结构较为复杂的问题。控制算法比较依赖于起重机精确地数学模型，而且难以适应起重机工作时所处的复杂环境(所受外界干扰较多且较复杂)，以及对各种参数的变化适应，例如绳长，速度，加速度等等，难以在工程实际中得到应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种桥式起重机开环模糊防摇控制方法，提高起重机的防摇效果。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种桥式起重机开环模糊防摇控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、构建桥式起重机系统的二维动力学模型：

通过系统辨识实验，在桥式起重机实验台架上获取桥式起重机系统传递函数，结合起重机动力学方程搭建二维动力学模型；

S2、设计小车的最优减速防摇曲线：

将减速阶段分为若干段，减速阶段的初始速度为设定值，最终速度为0，相邻段之间的速度未知，利用粒子群优化算法，结合所述的二维动力学模型，优化相邻段之间的速度，使得积分准则IATE指标最优，得到减速阶段的最优减速曲线；

以不同绳长、减速阶段的初始速度以及最大速度下，分别获得对应的最优减速曲线；并计算对应的初始角度；

S3、建立小车的最优减速曲线查询表：

设定绳长和减速时刻初始角度以及减速开始时刻速度的论域，依据论域将绳长量化为a个等级、初始角度划分为b个等级，将S2得到的最优减速曲线所对应的绳长和初始角度，分别量化为各个绳长和角度级别，对应的最优减速曲线、绳长和角度等级以及减速阶段的初始速度构成了最优减速曲线查询表；

S4、校验小车的最优减速曲线查询表：

利用模糊控制规则进行推理，若经过模糊规则推理后，速度的变化值为正，则增大减速曲线里加速时的加速度值或减少减速时的加速度值；若速度的变化值为负，则减少减速曲线里加速时的加速度值或增大减速时的加速度值；