[发明专利]一种主动防摇型起重机的吊具模糊PID控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种主动防摇型起重机的吊具模糊PID控制系统及方法，所述主动防摇型起重机的吊具上方布置4个防摇电机，每个所述防摇电机通过防摇钢丝绳连接所述吊具的边角位置，包括模糊PID控制器和模糊PID混合器；所述模糊PID控制器的输入为所述吊具位置给定与位置反馈的差，输出连接所述模糊PID混合器；所述模糊PID混合器的输出为4个所述防摇电机的力矩；所述防摇电机的力矩通过所述防摇钢丝绳改变所述吊具的位置。本发明提供一种调节速度快、超调小、鲁棒性能强的主动防摇型起重机的吊具姿态控制系统及方法。

技术领域

本发明涉及起重机技术，更具体地说，涉及一种主动防摇型起重机的吊具模糊PID控制系统及方法。

背景技术

主动防摇型起重机与传统八绳轨道吊相比，具有总重轻、结构简单、钢丝绳寿命长等优点，因此近年来在港口起重机领域得到广泛的应用。然而它在装卸集装箱时，吊具的抗风能力弱、控制容易过调、非线性等成为了它目前的一大难点。如何更好的通过主动防摇型起重机的4根防摇钢丝绳对吊具姿态进行控制也成为近年来的研究热点。

目前在主动防摇型起重机的吊具姿态上的控制算法主要有PID控制算法，但这个控制算法在实际应用过程中有以下不足：

1)调节速度慢，需要近8.5秒时间才能到达目标位置；

2)会出现较大的超调；

3)鲁棒性能不佳，抗干扰能力弱。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种主动防摇型起重机的吊具模糊PID控制系统及方法，提供一种调节速度快、超调小、鲁棒性能强的主动防摇型起重机的吊具姿态控制系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种主动防摇型起重机的吊具模糊PID控制系统，所述主动防摇型起重机的吊具上方布置4个防摇电机，每个所述防摇电机通过防摇钢丝绳连接所述吊具的边角位置，包括模糊PID控制器和模糊PID混合器；

所述模糊PID控制器的输入为所述吊具位置给定与位置反馈的差，输出连接所述模糊PID混合器；

所述模糊PID混合器的输出为4个所述防摇电机的力矩；

所述防摇电机的力矩通过所述防摇钢丝绳改变所述吊具的位置。

较佳的，所述吊具位置给定与位置反馈的差包括前后方向误差、左右方向误差、旋转方向误差。

较佳的，所述模糊PID控制器设有3个，分别对应所述吊具的前后方向误差、左右方向误差、旋转方向误差。

较佳的，所述模糊PID控制器包括模糊控制器与PID控制器；

所述模糊控制器的两个输入分别为所述吊具的前后方向误差与误差变化率；或

所述吊具的左右方向误差与误差变化率；或

所述吊具的旋转方向误差与误差变化率；输出为所述PID控制器的三个参数的增量值；

所述PID控制器的输入为所述吊具的前后方向误差、或左右方向误差、或旋转方向误差；

所述PID控制器的三个参数值分别由一个固定值加上一个所述模糊控制器的输出增量值得到。

另一方面，一种主动防摇型起重机的吊具模糊PID控制方法：

所述主动防摇型起重机的吊具上方布置4个防摇电机，每个所述防摇电机通过防摇钢丝绳连接所述吊具的边角位置，在所述主动防摇型起重机上布置所述的吊具模糊PID控制系统；

3个所述模糊PID控制器的输入分别连接所述吊具位置前后方向误差、左右方向误差、旋转方向误差，输出连接所述模糊PID混合器；