一种离线的桥式吊车轨迹控制方法

摘要

一种离线的桥式吊车轨迹控制方法，具有约束的欠驱动桥式吊车加速度轨迹控制方法，包括如下步骤：步骤1、轨迹规划方案，采用光滑的加速度运动轨迹；步骤2、确定轨迹参数，对于任意运送过程，通过求解吊车系统的运动学方程，分析台车加速度与负载摆动之间的耦合关系，计算出实际最大加速度a_max、匀加速t_a时间和匀速时间t_c即可得到一种理想的加速度轨迹满足如下一些核心的性能指标；步骤3、控制方法的实现，借助传感器实时得到的台车位移信号x(t)及速度信号实时计算x(t)、与加速度信号的连续积分信号x_v(t)、之间的偏差，使用传统的PD控制器产生相应的驱动电机的控制命令，实现对吊车的控制，完成运输任务。

主权项

具有约束的欠驱动桥式吊车加速度轨迹控制方法，包括如下步骤：步骤1、轨迹规划方案，采用光滑的加速度运动轨迹，其表达式如下：其中，a_max为实际运送过程中所采用的最大加速度，τ∈(0,T4)，t₁＝τ，t₂＝τ+t_a，t₃＝2τ+t_a，t₄＝2τ+t_a+t_c，t₅＝3τ+t_a+t_c，t₆＝3τ+2t_a+t_c，t₇＝4τ+2t_a+t_c，τ,t_a,t_c分别表示变加速(变减速)、匀加速(匀减速)和匀速时间常数，T为负载在恒定加速度下的振动周期；步骤2、确定轨迹参数对于任意运送过程，通过求解吊车系统的运动学方程，分析台车加速度与负载摆动之间的耦合关系，计算出实际最大加速度a_max、匀加速t_a时间和匀速时间t_c即可得到一种理想的加速度轨迹满足如下一些核心的性能指标：a)台车在有限的时间内到达目标位置p_d∈R，即$\underset{t\to \infty }{\lim }x\left(t\right)=p_d---\left(3\right)$其中x(t)为台车的位移；b)在运送过程中，台车速度及加速度满足$\left|\stackrel{.}{x}\left(t\right)\right|\le v_{\mathrm{ub}},\left|\stackrel{..}{x}\left(t\right)\right|\le a_{\mathrm{ub}}---\left(4\right)$其中分别为台车运送过程中的速度与加速度，v_ub,a_ub∈R⁺分别为吊车平台所能达到的最大速度及最大加速度；c)在运送过程中，负载最大摆角满足|θ(t)|≤θ_ub  (5)其中θ(t)为台车运送过程中负载的摆角，θ_ub∈R⁺分别为吊车系统所能允许的最大摆角；d)当台车匀速运行或到达目标位置以后，负载与台车处于同一竖直线上，即负载与台车之间无相对运动$\theta \left(t\right)=0,\forall t\ge t_f---\left(6\right)$其中t_f为台车到达目标位置的时间；步骤3、控制方法的实现借助传感器实时得到的台车位移信号x(t)及速度信号实时计算x(t)、与加速度信号的连续积分信号x_v(t)、之间的偏差，使用传统的PD控制器产生相应的驱动电机的控制命令，实现对吊车的控制，完成运输任务。