[发明专利]基于干扰观测器和广义负载位置追踪的防摇定位控制方法

权利要求书

1.基于干扰观测器和广义负载位置追踪的防摇定位控制方法，其特征在于：该控制方法采用干扰观测器构成的前馈补偿器和广义负载位置追踪的反馈控制器相结合，根据补偿器和反馈控制器的输出共同计算下一时刻行车的加速度，具有以下步骤：

步骤1：对行车动力学建模得到传递函数G_p(s)；

步骤2：由激光测距仪和角度测量仪分别测得行车实时位置x和负载角度θ，得出广义负载位置信号g_p：

g_p＝x+δ(θ)

其中，δ(θ)为一标量函数；

步骤3：计算广义负载误差ε_p(t)：

ε_p(t)＝g_p-x_p

其中，x_p为行车目标位置；

步骤4：计算广义负载位置追踪控制器的输出a：

其中，k_p、k_d为控制增益，为广义负载误差ε_p对时间的微分，为行车实时位置x对时间的微分，为δ(θ)对时间的微分；

步骤5：使用干扰观测器计算得到干扰估计

其中，X(s)为行车实时位置x的拉氏变换，Q(s)为低通滤波器的传递函数，G_n(s)为系统位置名义模型的传递函数，A(s)为广义负载位置追踪控制器的输出a的拉氏变换；

步骤6：计算下一时刻行车的加速度输入ε(s)：

2.根据权利要求1所述的基于干扰观测器和广义负载位置追踪的防摇定位控制方法，其特征在于：步骤5中，以行车实时位置x的拉氏变换X(s)为输出，A'(s)作为被控对象的加速度输入，其行车系统位置名义模型的传递函数G_n(s)为

3.根据权利要求1所述的基于干扰观测器和广义负载位置追踪的防摇定位控制方法，其特征在于：所述的δ(θ)为一标量函数，其计算如下：

δ(θ)＝lsinθ

δ(θ)表示因负载摆动产生的广义位移，l为绳长，其将两个控制变量化为一个控制变量，把行车欠驱动系统转化为全驱动系统。

4.根据权利要求1所述的基于干扰观测器和广义负载位置追踪的防摇定位控制方法，其特征在于：所述干扰观测器中的滤波器Q(s)设计为一个二阶低通滤波器：

其中，τ为滤波器参数。

5.一种如权利要求1所述的基于干扰观测器和广义负载位置追踪的防摇定位控制方法，其特征在于，该控制方法基于的控制系统包括：PLC控制器、角度测量仪、激光测距仪、变频器、交流异步电机、行车和上位机；通过上位机组态软件实现广义负载位置追踪以及抗干扰的控制系统，上位机的输出端与PLC控制器的输入端连接，用于将程序下载写入PLC控制器，PLC控制器的输出端与变频器的输入端连接，实现PLC控制器对变频器的控制，由变频器控制交流异步电机的速度，由交流异步电机驱动行车按计算的加速度移动，同时通过角度测量仪、激光测距仪将行车的实时角度和实时位置传入上位机的实时数据库系统。