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专利号: 2019105556295
申请人: 河南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 卷扬;提升;牵引
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于在线轨迹规划的桥式起重机定位消摆控制方法,其特征在于:该消摆控制方法以平滑的定位轨迹为基础,利用台车运动与负载摆动间的动态耦合关系,引入不影响定位的消摆环节,构建定位消摆轨迹,实现桥式起重机在线规划轨迹,兼顾台车的准确定位与负载消摆的要求,降低参数整定频率与难度,提高响应速度。

2.根据权利要求1所述的一种基于在线轨迹规划的桥式起重机定位消摆控制方法,其特征在于,该消摆控制方法具体包括以下步骤:步骤一、建立简化的桥式起重机模型:桥式起重机在运输负载的过程中,为保证运输安全性,吊绳长度一般不变,在广义坐标下,利用拉格朗日动力学方程,建立定绳长二维桥式起重机数学模型:式(1)和式(2)中:F(t)表示作用到台车上的合力,x(t)表示台车水平方向位移, 表示台车运行加速度,θ(t)表示负载摆角,负载摆角θ(t)∈(-π/2,π/2), 与 分别表示负载摆动的角速度与角加速度,g是重力加速度;

对式(2)化简可得:

式(3)适用于二维平面内桥式起重机的正常安全吊运情行,是进行轨迹规划的基础;

步骤二、在线轨迹控制设计:规划的轨迹包括两部分,1)确定定点吊运平滑轨迹,得到平滑精准的位移曲线使台车执行运动;2)设计消摆耦合函数,抑制运动惯性带来的摆动且保证位移准确性,将两者按照一定权重函数融合起来,规划具有定位消摆双重功能的台车加速度运动轨迹:式中: 表示最终规划轨迹, 表示定位轨迹, 表示消摆环节;

步骤三、选取定位轨迹,根据实际设备的物理特性,选取兼顾台车运行平滑性与运输效率的定位轨迹;

步骤四、消摆环节设计:根据动力学模型,选取李雅普诺夫候选函数:式中:重力加速度g=9.8m/s2;绳长l≥0,则-1≤cos(θ(t))≤1,则g(1-cos(θ(t)))≥0;

式(5)中,

结合式(3)、(6)可得

对式(5)关于时间求导,可得

将式(3)代入式(8)得

在消摆轨迹环节,为保证 具有消摆性能,则 于是选取式中:α表示消摆环节的增益,且α≤0。

3.根据权利要求2所述的一种基于在线轨迹规划的桥式起重机定位消摆控制方法,其特征在于:步骤三中,在选取定位轨迹时定位轨迹的性能指标需满足以下约束条件:

1)随时间变化定位轨迹的位移必须收敛于指定位置,即 且x1(t)≥0;

2) 必须有界且

3)初始状态为零,即x1(t)=0、 θ(t)=0、约束条件中:x1(t)、 分别表示台车定位轨迹的位移、速度、加速度、以及冲击量; 代表指定位置的位移量;θ(t)、 分别表示负载摆角和摆角速度。