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专利号: 2019104404967
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 卷扬;提升;牵引
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.桥式吊车系统的全局滑模控制方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1,确定动力学模型;

基于欧拉-拉格朗日方程,桥式吊车系统的动力学方程如下:其中,M和m分别是台车和负载的质量,固定吊绳长度为l,g表示重力加速度;x表示台车偏离初始位置的水平位移,表示台车的速度,表示台车的加速度;θ表示负载摆角,表示负载摆角的角速度,表示负载摆角的角加速度;Fx表示作用于台车的合力:Fx=F-Fr    (3)

其中,F表示电机作用于台车的驱动力,Fr表示台车与桥架之间的摩擦力,选用如公式(4)描述摩擦力:其中,Frox、krx∈R+代表台车与导轨之间的摩擦参数,μx∈R+表示台车与导轨间的静摩擦系数;

步骤2,控制目标的确定;

其中,pdx表示台车的目标位置,T表示矩阵或向量的转置;

步骤3,阻尼信号的设计及动力学方程的变换:定义如下阻尼信号:

表示阻尼信号;

对阻尼信号 关于时间积分两次,可得:表示阻尼信号的一次时间积分;xs表示阻尼信号的二次时间积分;

基于上述引入的信号(15),定义“虚拟”台车位置信号χ及相应的误差信号ξ及其导数:χ=x-λxs      (16)ξ=χ-pdx       (17)其中,λ∈R+表示正常数, 分别表示误差信号ξ的一阶导数和二阶导数, 表示“虚拟”台车位置信号χ的一阶导数和二阶导数;

根据桥式吊车系统的动力学方程和公式(18)得到(19)和(20):其中,m(θ)为辅助函数一, 为辅助函数二,g代表重力加速度,其具体表达式如下:m(θ)=M+msin2θ     (7)步骤4,设计控制律:

基于变换后的动力学方程(19)-(20)及控制目标,滑模面为:s为滑模面,τ表示积分变量, 表示 初始时刻的位置;

辅助变量 的表达式为:

其中, κδ∈R+是满足 为Hurwitz多项式的正常数,z表示复变量;

基于桥式吊车系统模型(19)-(20)和滑模面(21),设计如下控制方法:其中,k1、k2∈R+是正的控制增益,sgn(·)是符号函数,·表示任意函数:步骤5,控制方法的实现

根据控制信号(23)控制台车的运动,从而控制负载摆角,实现对桥式吊车系统的控制目标。

2.根据权利要求1所述的桥式吊车系统的全局滑模控制方法,其特征在于:绳与负载一直位于桥架下方:

3.根据权利要求2所述的桥式吊车系统的全局滑模控制方法,其特征在于:得到公式(18)和公式(19)的方法为:对公式(2)两边除以ml,得到将 代入公式(1),得到

将(18)代入这 和 从而得到(19)和(20)。

4.根据权利要求3所述的桥式吊车系统的全局滑模控制方法,其特征在于: