[发明专利]一种吊车钢绳消谐防摆控制方法

说明书

本发明提供一种吊车钢绳消谐防摆控制方法，属于桥式吊车防摆技术领域。该吊车钢绳消谐防摆控制方法S1：建立吊车系统的动力学模型；S2：根据吊车动力学模型建立在吊车钢绳受到谐振干扰时的状态空间模型；S3：根据状态空间模型建立用以控制吊车系统中的吊车精确定位和抑制吊车摆动的吊车滑膜控制器；S4：根据吊车滑膜控制器建立用以抑制吊车系统中的钢绳与吊物之间谐振的陷波器。本发明中的滑膜控制器可以控制吊车系统中的吊车精确定位和抑制吊车摆动，陷波器能够有效地抑制钢绳与吊物之间的谐振现象，减小摆动幅值，同时能够帮助滑膜控制器更加迅速精确地实现小车定位以及减弱吊车钢绳摆动。

技术领域

本发明涉及桥式吊车防摆技术领域，具体涉及一种吊车钢绳消谐防摆控制方法。

背景技术

伴随着我国经济的飞速发展，许多基础建设类工程日益增多。桥式吊车由于具有结构简单、负载能力强、操作方便、占地面积小和运送效率高等优点，被广泛地应用在港口、火车站、工程、仓库和绝大多数大型工程中，在这些环境中桥式吊车起到了十分重要的物流运输作用。桥式吊车作为一种特种大型机械设备，在各种各样的工业环境使用推广过程中，也对一系列保障其安全、高效、稳定运行的自动化控制技术有相当的需求。例如在港口装卸等货物时，把货物放在集装箱中利用吊车装卸，减少了工人辛苦的工作；吊车把集装箱迅速正确地运送到指定位置，提高了工作效率，增加了单位时间内的收入；吊车平稳地运送集装箱，确保了安全生产。但是由于一些原因使得吊车系统的应用受到了限制，我们需要不断改进吊车系统。在实际作业中，通常需要有丰富操作经验的工人来操作桥式吊车，长时间的高度集中作业，容易使操作工人产生疲劳与疏忽，很可能引发安全事故；由于重物质量的变化，或者小车运输过程中的加速、匀速、减速运动中，重物由于惯性作用产生很大的摆动；钢绳伸长收缩的变化，轨道的摩擦与磨损；大风等外界干扰都会增加桥式吊车控制的难度。由于桥式吊车系统的欠驱动性、强耦合性、非线性等特征，使得吊车控制的难度增加，进而使吊车不能快速准确的停靠在指定位置，降低了工作效率或者使重物在吊装运输过程中，产生剧烈摆动，与周边货物发生碰撞或者砸伤地面工作人员造成重特大安全事故。所述需要一种可以实现桥式吊车系统的稳定防摆控制、快速准确定位控制的控制方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提出一种吊车钢绳消谐防摆控制方法。

本发明提出一种吊车钢绳消谐防摆控制方法，包括如下步骤：

S1：建立吊车系统的动力学模型；

S2：根据吊车动力学模型建立在吊车钢绳受到谐振干扰时的状态空间模型；

S3：根据状态空间模型建立用以控制吊车系统中的吊车精确定位和抑制吊车摆动的吊车滑膜控制器；

S4：根据吊车滑膜控制器建立用以抑制吊车系统中的钢绳与吊物之间谐振的陷波器。

进一步地，步骤S1中根据拉格朗日方程建立吊车系统的二维桥式吊车动力学模型，所述吊车动力学模型为，其中为台车质量，为吊物质量， 为台车位移，为台车的加速度，为吊车钢绳摆角角度，为吊车钢绳摆角的角速度，为吊车钢绳摆角角度的加速度即角加速度，为台车受到的摩擦力，为台车受到的牵引力，为吊物与台车之间的钢绳绳长，为重力加速度。

进一步地，钢绳与吊物之间谐振角频率为20rad/s，所述吊物的振荡在钢绳的摆角趋近于零时趋近于零，所述吊车钢绳受到的谐振干扰为。

进一步地，步骤S2中具体包括：所述状态空间模型为，其中为吊车系统的状态空间变量，为台车的速度，为吊车钢绳的控制输入，，，，。

进一步地，步骤S3中具体包括：在状态空间模型的基础下上设计吊车系统的滑动平面为：，其中、、、为常数，采用等效控制法，控制量为：，其中为等效控制，为切换控制，在系统达到切换平面后有，最后得到吊车系统滑膜控制器为，其中、均为常数，。