[发明专利]一种塔式起重机自适应容错控制方法及系统

权利要求书

1.一种塔式起重机自适应容错控制方法，其特征在于，包括：

基于拉格朗日方法及实际塔式起重机工作状态，构建塔式起重机动态模型；

对平衡位置的塔式起重机动态模型进行线性化处理，并根据塔式起重机的状态信息，构造新的被控变量；

基于故障信号将所述新的被控变量重构成级联形式并设计优化塔式起重机控制器；

基于变化率负定原则，设计所述控制器故障参数的自适应更新律，根据自适应更新律控制塔式起重机达到控制效果。

2.如权利要求1所述的塔式起重机自适应容错控制方法，其特征在于：所述塔式起重机动态模型表示为：

其中，M为小车的质量，m为负载的质量，l为小车与吊钩之间的绳长，x为小车定位，α为悬臂旋转角度，θ₁和θ₂分别为投射到与吊臂平行的垂直平面上的角度和投射到垂直于悬臂的垂直平面上的角度，J₀为旋转方向转动惯量，F为x方向的驱动力，F_F为x方向的故障，T为α方向的驱动力，T_F为悬臂方向的故障。

3.如权利要求2所述的塔式起重机自适应容错控制方法，其特征在于，还包括：对平衡位置的塔式起重机动态模型进行线性化处理，表示为：

其中，M为小车的质量，m为负载的质量，l为小车与吊钩之间的绳长，x为小车定位，α为悬臂旋转角度，θ₁和θ₂分别为投射到与吊臂平行的垂直平面上的角度和投射到垂直于悬臂的垂直平面上的角度，J₀为旋转方向转动惯量，F为x方向的驱动力，F_F为x方向的故障，T为α方向的驱动力，T_F为悬臂方向的故障。

4.如权利要求3所述的塔式起重机自适应容错控制方法，其特征在于，根据塔式起重机的状态信息，构造新的被控变量，包括：对塔式起重机的悬臂角度、小车位移及负载的两个摆角的变量进行新的构造，表示为：

其中，x_d为小车期望位置。

5.如权利要求4所述的塔式起重机自适应容错控制方法，其特征在于：基于故障信号将所述新的被控变量重构成级联形式，表示为：

其中，k_F为执行机构的第一有效性且k_F∈[0,1]，k_T为执行机构的第二有效性且k_T∈[0,1]，Λ_F为执行机构第一偏执故障，Λ_T为执行机构第二偏执故障。

6.如权利要求5所述的塔式起重机自适应容错控制方法，其特征在于，设计优化塔式起重机控制器，包括：将塔式起重机控制器的每一步虚拟控制律通过低通滤波器进行滤波处理得到新的虚拟控制律；

设计的塔式起重机控制器，表示为：

其中，λ₄＞0，γ₄＞0，τ₃₁∈(0,2)，e₄＝δ₄-δ_4d，e₃＝δ₃-δ_3d，ρ₄＝Y₄₁-Y_41d，ρ₃＝Y₃₁-Y_31d。