[发明专利]基于一阶动态滑模变结构的桥吊防摆方法

摘要

本发明公开了一种基于一阶动态滑模变结构的桥吊防摆方法，通过分别构建二维桥式吊车系统模型和吊车系统控制模型，将含有摆角动态变化和绳长动态变化的两个滑模面通过微分处理分别得到吊车位置动态滑模面s1和绳长动态滑模面s2，并且把二维桥式吊车系统模型中的位移x、长度l和摆角θ与吊车系统控制模型中的吊车位置动态滑模面s1及绳长动态滑模面s2进行结合，得到水平牵引力f1、沿绳牵引力f2和位移x、长度l、摆角θ之间的关系式，由于位移x、长度l、摆角θ与水平牵引力f1、沿绳牵引力f2的一阶导数有关，因此得到在时间上连续的动态滑模控制律，从而实现了对桥式吊车系统的防摆定位控制，并能有效的削弱滑模变结构控制的抖振现象。

主权项

1.基于一阶动态滑模变结构的桥吊防摆方法，其特征在于：包括以下步骤：S10、实时监测桥式吊车系统的参数，建立二维桥式吊车系统模型，所述二维桥式吊车系统模型包括重物(1)和用于吊起所述重物(1)的桥式吊车(2)，所述重物(1)与桥式吊车(2)之间通过绳索连接；S20、根据所述二维桥式吊车系统模型分别求得所述桥式吊车(2)及重物(1)的位置坐标为：其中，xM和yM分别为所述桥式吊车(2)的X轴坐标和Y轴坐标，xm和ym分别为所述重物(1)的X轴坐标和Y轴坐标，θ为所述重物(1)进行摆动时的摆角，l为所述绳索的长度，x为所述重物(1)进行摆动时处于水平方向上的位移，所述位移x、长度l和摆角θ即为需要实时监测的桥式吊车系统的参数；S30、根据所述二维桥式吊车系统模型，分别得到位移x、长度l、摆角θ的二阶导数公式为：其中，M为所述桥式吊车(2)的质量，f1为所述桥式吊车(2)受到的水平牵引力，D为阻力系数，f2为所述重物(1)受到的沿绳牵引力，m为所述重物(1)的质量；S40、构建与所述二维桥式吊车系统模型对应的吊车系统控制模型，所述吊车系统控制模型之中包括含有摆角动态变化的吊车位置动态滑模面s1和含有绳长动态变化的绳长动态滑模面s2，所述吊车位置动态滑模面s1和绳长动态滑模面s2由以下公式进行构建：其中，x_d为所述桥式吊车(2)的位移参考值，为一常数；l_d为所述绳索的绳长参考值，为一常数；a、b、c、d、a₁和b₁均为大于0的常数；S50、利用指数趋近律控制法分别对吊车位置动态滑模面s₁和绳长动态滑模面s₂进行一阶求导，得到一介吊车位置动态滑模面和一介绳长动态滑模面的公式分别为：S60、把位移x、长度l、摆角θ的二阶导数结合一介吊车位置动态滑模面和一介绳长动态滑模面得到水平牵引力f₁和沿绳牵引力f₂的一阶导数公式为：其中，λ为正常数，函数为双极性Sigmoid函数，与符号函数sgn(s_i)具有相同的定义；S70、利用积分器分别对水平牵引力f1和沿绳牵引力f2的一阶导数进行积分，并结合实时变化的位移x、长度l和摆角θ，循环调整输出水平牵引力f1和沿绳牵引力f2；S80、对所述桥式吊车(2)及重物(1)分别施加与水平牵引力f1和沿绳牵引力f2的方向相反的等值作用力，防止桥式吊车系统进行摆动。