[发明专利]一种新型的桥式起重机防摆与定位控制方法与装置

说明书

一种新型的桥式起重机防摆与定位控制方法，包括：建立T‑S非线性模糊模型；根据T‑S非线性模糊模型，采用并行分布补偿控制(PDC)结构设计模糊控制器设计，得到PDC控制律u(t)；采用具有衰减率的LMI计算得到反馈增益矩阵F_i。该控制器可以保证系统的闭环渐近稳定性，具有较好的定位、抗摆和抗干扰性能。小车运行过程中负载的最大摆角较小，有效载荷摆动得到很好的抑制，在小车到达目标位置后摆角迅速消失，且抗干扰性能不随期望位置和负载质量的变化而变化，鲁棒性较强。

技术领域

本发明涉及起重机技术领域，具体涉及一种新型的桥式起重机防摆与定位控制方法与装置。

背景技术

桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备，广泛应用于室内外仓库、车间、港口码头、露天贮料等场所。桥式起重机的定位和防摆控制目标是驱动小车，将负载快速、准确、安全地运送到期望点，并尽可能减小或消除运送过程中的负载摆角和小车停止运动后负载的残余摆角，以免起重机和周围物体发生碰撞，造成巨大的经济损失。

桥式起重机定位和防摆的控制策略种类繁多，根据设计控制器时的起重机模型，可以把控制方法分为两大类：一类是基于线性数学模型的控制方法；一类是基于非线性模型的控制方法。

基于线性数学模型的控制方法是根据线性控制理论设计控制器，这种线性控制策略简单且易于实现，但由于控制器是基于线性数学模型设计的，系统控制性能严重依赖于模型的精确程度，对模型参数(如绳长、载荷大小)变化比较敏感，另外，它需要小车较低的运行速度和对起重机操作施加不切实际的限制。为了克服这种不足，许多其它线性控制方法控制策略如滑模控制、无模型模糊控制、神经网络控制等被用于起重机控制中。虽然这些控制方法有助于获得更好的响应特性，但也存在一些缺点，如滑模控制中控制输出存在抖振，在无模型模糊逻辑控制中遇到特定约束时系统稳定性分析比较困难等。

随着非线性控制技术的发展，一些研究人员在分析起重机非线性数学模型的基础上，提出了一系列非线性控制策略，如基于能量/无源性的控制、非线性耦合控制方法、反馈线性化方法、增益调度非线性模型预测控制等。然而，这些控制方法的控制效果在不同程度上仍存在一定不足，比如：运行过程中负载的最大摆角较大、超调量较大、抗干扰性不强等缺点。

发明内容

针对现有技术的缺点，本申请提供一种新型的桥式起重机防摆与定位控制方法与装置，具有更好的定位、抗摆和抗干扰性能。

根据第一方面，本申请提供一种新型的桥式起重机防摆与定位控制方法，包括：

建立T-S非线性模糊模型；

根据T-S非线性模糊模型，采用并行分布补偿方法进行T-S模糊控制器设计，得到PDC

控制律u(t)；

采用带衰减率的LMI计算得到反馈增益矩阵F_i。

在一些实施例，所述控制律

在一些实施例，所述控制规则为：

IF z₁(t)is N_j and z₂(t)is R_k；

THEN u_i(t)＝-F_ix_m i＝1，...r，r＝8。

在一些实施例，包括：利用扇区非线性建立T-S非线性模糊模型，模型的系统状态方程为：

在一些实施例，反馈增益矩阵F_i＝Q_iP^-1，P为正定矩阵，P、Q_i满足：