[发明专利]一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法及系统，包括以下步骤：实时接收采集的吊车系统的运行参数；将采集的运行参数带入不同负载对应的估计器中得到运行参数的估计量，根据运行参数和估计量的差值得到监视信号；提取多个监视信号中最小监视信号对应的控制器；根据提取出的控制器对吊车系统进行控制，采用本发明的方法能够起到良好的定位防摆效果，而且能适应负载的大范围不确定性。

技术领域

本发明涉及机械系统自动控制技术领域，具体涉及一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法及系统。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

桥式吊车是一种常见的搬运机械，在制造行业、建筑行业、钢铁行业、物流行业等发挥着不可替代的作用。传统的桥式吊车主要依靠人工操作，严重依赖工人经验，不仅容易造成定位不准、摆动幅度过大，从而存在安全隐患和影响生产效率，甚至还可能引发因误操作而导致的事故。随着现代控制理论与技术的快速发展，如何利用诸多先进控制方法，实现桥式吊车的精准定位和快速消摆成为研究热点之一。桥式吊车系统具有欠驱动、强耦合、本质非线性等特征，且运行过程中易受惯性等引发的摆动及负载不同等造成的干扰，如何高性能实现桥式吊车的定位消摆仍是十分具有挑战性的工作。尽管当前针对桥式吊车定位消摆控制已取得诸多研究成果，发展了诸多先进控制方法，如PID控制策略、基于轨迹规划的消摆控制策略、时间最优控制策略、滑模控制策略、基于无源性的控制策略、自适应控制策略等，但发明人发现仍存在诸多局限：①现有大多数控制策略难以应对大范围不确定性，例如当吊车吊起的负载重量差异巨大时，导致控制策略难以适用；②尽管部分策略，如自适应控制策略、基于无源性的控制策略等，可适用于大范围不确定性，但控制性能退化严重，特别是需要极长的自适应调节过程；③在实现定位消摆的同时，难以实现不确定负载质量的估计。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种带有不确定负载桥式吊车控制方法，可有效应对不确定负载对吊车定位消摆的影响，并可快速且较为精准地估计出不确定负载的质量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供了一种带有不确定负载的桥式吊车控制方法，包括以下步骤：

实时接收采集的吊车系统的运行参数；

将采集的运行参数带入多个不同负载对应的估计器中，得到运行参数的估计量，根据运行参数和估计量的差值得到监视信号；

提取多个监视信号中最小监视信号对应的控制器；

根据提取出的控制器对吊车系统进行控制。

可选的，如果当前时刻的最小监视信号与设定值的和不大于上一时刻的最小监视信号，则切换至当前时刻最小监视信号对应的控制器控制吊车系统工作，否则继续采用上一时刻最小监视信号对应的控制器控制吊车系统工作。

可选的，建立吊车系统的动力学模型，根据吊车系统的动力学模型得到吊车的系统模型，根据系统模型构建估计器和控制器。

可选的，采用欧拉-拉格朗日方法对吊车系统进行建模，根据建立的模型得到吊车系统的动力学模型。

可选的，根据运行参数和估计量的差值得到估计误差，根据估计误差范数进行积分运算得到监视信号。

可选的，所述运行参数包括实时采集的吊车系统的台车位移、台车速度、负载摆角及摆角速度。

可选的，最小监视信号对应的估计器中的候选负载质量作为估计的吊车系统的负载质量。

第二方面，本发明的实施例提供了一种带有不确定负载的桥式吊车控制系统，包括：

数据采集模块：用于实时接收采集的吊车系统的运行参数；