[发明专利]基于相平面轨迹规划的变绳长集装箱起重机防摇控制方法

说明书

本发明公开了一种基于相平面轨迹规划的变绳长集装箱起重机防摇控制方法，步骤：获取常设常数；将常设常数输入提升控制参数计算模型，提升控制参数计算模型输出加速度幅值asubgt;1/subgt;和asubgt;2/subgt;，切换时间tsubgt;a1/subgt;、tsubgt;b/subgt;、tsubgt;a2/subgt;和tsubgt;c/subgt;；根据上述提升控制参数确定控制方案，并根据控制方案对小车进行控制，控制方案中下降控制参数与提升控制参数匹配。本发明的方法，适用于任何以阶跃加速度信号为输入，进行防摇控制或者缓解振荡最终实现零振荡的系统，可以将负载摆角控制在规划的摆角范围内，并且缓解系统的残余震荡，将残余震荡控制在最大振幅的4％以下，显示出该方法的有效性，应用前景好。

技术领域

本发明涉及岸桥起重机的轨迹规划技术领域，涉及一种基于相平面轨迹规划的变绳长集装箱起重机防摇控制方法、设备及存储介质，特别涉及一种通过相平面法规划负载摆角，利用相平面轨迹进行线性逼近的方法处理变绳长问题，实现起重机防摇的方法、设备及存储介质。

背景技术

集装箱起重机广泛应用于港口、物流公司等多种工作环境中。随着社会生活节凑的加快，物流时效的要求也不断提高，因此需要研究效率较高的起重机控制方案。为了确保快速并精确的将货物运送到目标位置，不仅要求提高运输效率和增强起重机系统的安全性，同时还要求工作过程中，负载摆动要尽可能小，需要满足工作环境的要求，实现精确定位。

绳长变化时，在不考虑大车运行的情况下，此系统就为一个多输入多输出的复杂控制系统。不仅要控制小车运行，还要控制负载的提升与下降，同时要求小车较快的达到目标位置，并且负载摆角输出较小。针对变绳长的情况，许多学者使用反馈控制进行防摇设计。比如，设计状态观测器消除负载摆动的方法、模糊逻辑或模糊估计反馈防摇控制策略、自适应控制以及滑模控制在防摇中的应用等。这些闭环控制防摇方法增加了系统的复杂性和投入成本。为了降低系统复杂度以及节约成本，同时保证起重机快速高效的完成运输工作，有许多学者投身研究变绳长下的开环控制防摇方法。比如，采用多次多项式或多次线性插值拟合负载轨迹的方法进行防摇控制，并没有取得很好的防摇效果，同时存在较大的残余误差。

因此，开发一种系统简单、成本低廉、防摇效果好且残余误差较小的变绳长集装箱起重机防摇控制方法极具现实意义。

发明内容

由于现有技术存在上述缺陷，本发明提供了一种系统简单、成本低廉、防摇效果好且残余误差较小的变绳长集装箱起重机防摇控制方法，具体地，使小车运动的同时负载具有提升和下降运动，通过线性逼近，规划负载摆角的相平面轨迹，有效抑制负载摆动，缓解系统残余振荡，提高起重机系统的工作效率，克服了现有变绳防摇控制方法无法兼顾低成本和良好防摇效果的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

基于相平面轨迹规划的变绳长集装箱起重机防摇控制方法，包括以下步骤：

(1)获取吊绳长度l、小车目标距离S_x、小车最大速度v_max、最大摆角θ_max、提升加速度a_vl及最大提升速度v_lmax并确定控制方案类型，所述控制方案类型为提升-保持-下降或提升-保持；

(2)判断控制方案类型是否为提升-保持-下降，如是则进入步骤(3)，反之则进入步骤(5)；

(3)将步骤(1)获取的参数输入提升控制参数计算模型，提升控制参数计算模型输出加速度幅值a₁和a₂，切换时间t_a1、t_b、t_a2和t_c，提升控制参数计算模型涉及的计算公式如下：