双重母函数法求解参数不确定门式起重机快速定位控制问题
详细信息 查看官网全文
摘要
随着我国物流行业的飞速发展,运输业对高效且稳定的门式起重机的需求日益增强。实际中,由于门式起重机与吊重系统参数的不确定性,如集装箱重量的误差、吊绳长度的误差等,门式起重机吊运重物定位控制精度往往受到很大的影响,导致货物吊至目标地点后仍然大幅度摆动,大大降低了门式起重机的吊运效率。本文基于作者近来提出的双重母函数方法设计参数不确定桥门式起重机快速定位的控制器。主要研究内容为:(1)消除门式起重机吊重系统的不确定参数(吊重误差、吊绳长度误差)对定位控制精度的影响。将原系统状态对不确定参数的偏导数也视为状态量构建增广系统方程,如果增广系统可控,那么可以消除不确定系统参数对定位控制精度的影响,如果增广系统不可控,给出此情况下可以消除不确定系统参数影响的充分条件并研究通过忽略某些状态量改变系统可控性的可行性。(2)使用双重母函数法设计增广系统的快速定位控制器。双重母函数法是针对有限时域状态初值和末值均给定的最优控制问题的一种新方法。其特点是直接给出最优前馈控制率以及最优状态轨迹,它们是以状态量初值和末值以及时间区间为自变量的解析表达式,而其余参数均可通过线下计算提前求得。这样的方法对于吊运重量基本相同的集装箱有着天然的优势。因为对于重量基本相同的集装箱,门式起重机吊重系统的动力学方程相同(将重量上的微小差别与测重误差视为不确定参数),所以可用双重母函数直接给出最优定位控制率,此控制器中的变量即为集装箱的初始位置与所需吊运位置以及吊运时长,其余参数均相同且可提前线下计算。这样的控制器不仅消除了不确定参数的影响,即消除了重物到达所需吊运位置时的摆动,提高了定位精度,而且针对不同吊运位置的在线设计控制器时间减少很多,提高了吊运效率。未来结合实验研究,希望对解决参数不确定门式起重机快速定位控制问题起到积极作用。
引文