[发明专利]一种基于自抗扰技术的欠驱动桥式吊车双摆防摆控制方法

权利要求书

1.一种基于自抗扰技术的欠驱动桥式吊车双摆防摆控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：建立双摆桥式吊车系统的动力学模型；

S2：建立双摆桥式吊车系统的微分跟踪器并根据所述微分跟踪器得到小车位移微分；

S3：根据动力学模型中的摆角设计用以获取系统总扰动、摆角和摆角的微分的估计值的扩张观测器；

S4：根据微分跟踪器和扩张观测器得到用于控制所述双摆桥式吊车系统的控制律；

步骤S1中的动力学模型为（为小车的加速度，为小车上的吊钩与Y轴之间的夹角即第一摆角，为吊钩上的负载与Y轴之间的夹角即第二摆角，为第一摆角的加速度即第一角加速度, 为第二摆角的加速度即第二角加速度，为小车受到的力，为吊钩质量，为负载质量，为重力加速度，为小车质量，为小车与吊钩之间的绳长，为吊钩和负载之间的绳长），步骤S2中的微分跟踪器为（为用以调节微分跟踪器的性能的可调参数，为位移设定值，为微分跟踪器中设定的过渡过程的位移，为的近似微分，为的转置矩阵，为的转置矩阵，为可调参数），步骤S3中的扩张观测器为（为输出估计值，为输出的导数，为总扰动，为的一阶导数，为的一阶导数，为的一阶导数，为第二摆角和实际输出摆角的误差，为输出摆角，为扩张观测器的带宽，为输入补偿系数，为控制律的实际输入），步骤S4中的控制律为（为控制律的中间量的计算值即为控制律的理想输入，为控制律的增益系数，为控制律的增益参数，为控制律的带宽参数，为阻尼比，为微分跟踪器的位移，为微分跟踪器的位移微分量）；

步骤S1中具体包括：

S11：获取小车及负载的位移为（为小车水平方向位移，为小车竖直方向位移，为吊钩水平方向位移，为吊钩竖直方向位移，为负载水平方向位移，为负载竖直方向位移）；

S12：对小车及负载的位移求导获取小车及负载的速度为；

S13：根据小车及负载的速度获取系统的动能为；

S14：以地面为零势能面获取系统的势能为，其中为小车所在水平面距离地面的高度；

S15：根据系统的动能和势能，计算出拉格朗日算子，以小车的位移、负载的摆角作为广义坐标，得到系统的拉格朗日方程组为

；

S16：将拉格朗日方程组化简得到。

2.如权利要求1所述的一种基于自抗扰技术的欠驱动桥式吊车双摆防摆控制方法，其特征在于，步骤S4之后还包括步骤S5：整定（为控制律的增益系数，为控制律的增益参数，为扩张观测器的带宽参数，为控制律的带宽参数）的最优值。

3.如权利要求2所述的一种基于自抗扰技术的欠驱动桥式吊车双摆防摆控制方法，其特征在于，步骤 S5具体包括：

S51：根据微分跟踪器的性能要求单独调节；

S52：将和置0，调节和；

S53：根据系统性能及执行机构的上限选取初始；

S54：令进行调试；

S55：同步等量增加和直至控制信号或输出信号中的噪声或震幅度超出系统的误差容限；

S56 ：单独增加或减少和；

S57：调节和。

4.如权利要求1或2所述的一种基于自抗扰技术的欠驱动桥式吊车双摆防摆控制方法，其特征在于：步骤S16中在，时，将朗格朗日方程组化简为，在和时，化简为。

5.如权利要求1或2所述的一种基于自抗扰技术的欠驱动桥式吊车双摆防摆控制方法，其特征在于：摆角的大小范围为-10度~+10度。