专利名称：基于运动规划的桥式吊车自适应控制方法
基于运动规划的桥式吊车自适应控制方法技术领域
本发明属于非线性欠驱动系统自动控制的技术领域，特别是涉及一种基于运动规 划的桥式吊车自适应控制方法。
背景技术：
桥式吊车是一种十分常见的装配运输工具，它利用绳索将负载与吊车上的台车相 连，并通过台车的运动来将负载运送到指定的位置，桥式吊车在港口、仓库、建筑工地等场 所得到了广泛的应用。
桥式吊车在运行时，吊车上台车的运动会引起负载的摆动，使得负载可能会和周 围的操作工人或者是其它物体发生碰撞，致使负载损坏，甚至导致发生人员伤亡事故，尤其 是当台车到达指定位置停止运行后，吊车所悬挂的负载会发生比较强烈的残余摆动，这样 不仅会带来较大的安全隐患，同时也严重影响了吊车的工作效率。因此，为了有效避免安全 隐患，提高吊车的工作效率，在操作吊车时，一方面需要实现台车的快速准确定位，以满足 准确运送负载的要求；另一方面，需要有效地抑制负载的摆动，实现负载的“无摆”或者“微 摆”操作。特别是当台车到达指定位置时，负载必须很快地停止摆动，以期提高吊车的工作 效率。
目前，为了满足台车的快速准确定位和有效地抑制负载的摆动这两方面的吊车操 作要求，一般是通过有经验的工人操纵吊车来实现，具体在操作过程中，工人需要利用他们 的经验并通过其眼睛的观测来估计台车的位置与摆角大小，然后选择合理的动作序列来有 效抑制负载的摆动，并尽快将它运送到指定的位置，所以一个工人只有在具备多年吊车操 作经验，并且掌握娴熟的吊车操作技巧之后，才能利用吊车快速地将负载运送到指定的位 置，并有效地抑制负载的摆动。
虽然国内外自动化领域的许多学者针对桥式吊车系统开展了大量研究，针对这种 欠驱动系统提出了多种不同的控制方法，力图实现桥式吊车的安全、高效运输，但是目前还 没有开发出一种方便、可靠的桥式吊车自动控制系统或方法。
且在已有的控制算法中，又缺乏对未知参数的适应能力。而随任务和状态不同导 致的未知参数的变化对各控制算法均有较大影响，很大程度上局限了控制器的功能实现和 实用化。发明内容
本发明目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于运动规划的桥式吊车 自适应控制方法。
一、系统模型
对于2D桥式吊车系统，如
图1所示，其动力学模型用拉格朗日方程表述为
M(q)q + Vm(q, q)q + G(q) = U + Fd权利要求
1. 一种基于运动规划的桥式吊车自适应控制方法，其特征在于该方法包括 第一、台车运动规划为吊车台车设计一条期望的位置一时间曲线，如果台车沿其运动，可使台车快速到达 目标位置，而负载摆角也在一个可以接受的范围内；为此，将位置-时间曲线设计为单向平 滑的S形曲线，即
全文摘要
一种基于运动规划的桥式吊车自适应控制方法。该方法包括制定运动规划，为吊车台车设计一条期望的位置-时间曲线，如果台车沿其运动，可使台车相对快速到达目标位置，而负载摆角也在一个较小的可以接受的范围内。同时，针对不同情况与需求可调整其中参数，使其运输最大速度、加速性能满足实际工况要求与约束；设计自适应跟踪控制器，通过在线实时测量台车位置、速度与负载摆角、角速度，得到控制输出。该控制器可以在未知吊车台车负载质量、吊绳长度、摩擦等阻力参数时，较好地跟踪设定运动曲线，最终使误差、摆角和控制力全程保持在较小范围内，并最终收敛至0。可见，本发明轨迹规划与自适应跟踪控制方法的优越性。
文档编号B66C13/06GK102030263SQ20101059333
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者孙宁, 方勇纯, 王鹏程, 马博军 申请人:南开大学