基于正反posicast輸入整形法的起重機(jī)防搖控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及港口起重機(jī)防搖控制方法，具體涉及一種基于正反P0SICAST輸入整 形法的起重機(jī)防搖控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 有關(guān)輸入整形技術(shù)的研究最早起源于抑制小阻尼伺服系統(tǒng)的振蕩模態(tài)的殘留振 蕩。這種方法的側(cè)重點是利用時間延遲的手段設(shè)計出最為合適的輸入整形控制器來避免對 象的振蕩，是一種開環(huán)控制方法。輸入整形器不但僅僅采用簡單的開環(huán)控制方法就能實現(xiàn) 起重機(jī)防搖效果，而且避免了采用反饋控制方案時測量反饋信號所要用到的不可避免的昂 貴的測量裝置，使得此方案容易推廣。
[0003]目前國內(nèi)將輸入整形技術(shù)應(yīng)用到起重機(jī)防搖領(lǐng)域的研究有很多，具有代表性的是 上海振華重工集團(tuán)。上海振華重工集團(tuán)采用兩段加速法，兩段加速法：在初始時刻給定小車 一個恒定的加速度a，小車處于加速階段；在T/4時刻，對小車疊加-a的加速度，此時小車 從加速狀態(tài)進(jìn)入勻速狀態(tài)（T是擺角的振蕩周期）；在T/2時刻，向小車疊加a的加速度，小 車從勻速狀態(tài)進(jìn)入加速狀態(tài)；在3T/4時刻，再向小車疊加-a的加速度，此時小車又從加速 轉(zhuǎn)態(tài)進(jìn)入勻速狀態(tài)，此時小車的運行速度正好達(dá)到預(yù)設(shè)的速度。整個過程中，負(fù)載的擺角也 隨小車速度的變化而變換，負(fù)載擺角的輸出響應(yīng)是這四個加速度作為階躍輸入的響應(yīng)的疊 加，所以3T/4時刻，擺角回到零。但是上海振華重工集團(tuán)的兩段加速方法針對的是無阻尼 系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對相應(yīng)知識的缺陷，解決基于輸入整形法的針對有阻尼防搖系 統(tǒng)的開環(huán)控制法，如何使擺角在最短的時間內(nèi)回到零。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種基于正反P0SICAST輸入整形法的起重機(jī)防搖控制方法，整個系統(tǒng)通過控制 小車的加速度a。，進(jìn)而調(diào)節(jié)小車的運行速度V。，使得負(fù)載的擺角得到控制，以達(dá)到防搖的目 的。其中，負(fù)載質(zhì)量為m，吊繩長度為L，負(fù)載通過吊繩和小車相連，負(fù)載搖擺時的切向加 速度為，切向速度為V"，k為擺角最后穩(wěn)定時的幅值，ωη為自然震蕩頻率，ξ為阻尼比， ?,為阻尼震蕩頻率，吊繩與垂直方面的夾角為Θ，所述系統(tǒng)的階躍響應(yīng)是：
[0007]
[0008] 其特征在于，所述基于正反P0SICAST輸入整形法的起重機(jī)防搖控制方法是方法一、方法二、和方法三中的一個可選方法；其中Td是小車和負(fù)載構(gòu)成的系統(tǒng)的阻尼振蕩周 期，σ為超調(diào)量，
[0009] 方法一：Γ= |時刻之后的擺角回到零的正反向P0SICAST方法； Ζ,.
[0010] 具體方法：加速階段，在ti= 0時刻給正向加速度階躍，幅值是，在t2=tp 時刻再給正向加速度階躍，幅值是_% 在ti= 0時刻和12=tp時刻分別給定不同的 加速度階躍，這種方式構(gòu)成加速階段ti= 0時刻和12=tp時刻的正向POSICAST輸入整形； 在t3= 2tp時刻給負(fù)向加速度階躍，幅值是<?3:.= -i--、，在t4= 3tp時刻再給負(fù)向加速度階 丄十C7 躍，幅值是〃·! -在1：3= 2tp時刻和t4= 3tp時刻分別給定不同的加速度階躍，這種方 式構(gòu)成加速階段t3= 2tp時刻和14= 3tp時刻的反向POSICAST輸入整形；加速階段11 = 0時刻和t2=tp時刻的正向POSICAST輸入整形和加速階段13= 2tp時刻和14= 3tp時刻 的反向POSICAST輸入整形聯(lián)合作用，使得擺角在T時刻回到Ο;減速階段，在進(jìn)入減速階段 的初始時刻t5= 14+0給負(fù)向加速度階躍，幅值是％ =_-^^，_在t6= 14+tp時刻再給反向 加速度階躍，幅值是:α6:= -在進(jìn)入減速階段的初始時刻t5= 14+0和t6= 14+tp時刻分 別給定不同的加速度階躍，這種方式構(gòu)成減速階段初始時刻t5= 14+0和t6= 14+tp時刻的 正向POSICAST輸入整形；在t7= 14+2tp時刻給正向加速度階躍，幅值是馬=彳h，在ts = (J t4+3tp時刻再給正向加速度階躍，幅值是?__.，在進(jìn)入減速階段的t7=t4+2tp時刻和ts =t4+3tp時刻分別給定不同的加速度階躍，這種方式構(gòu)成減速階段t7=t4+2tp時刻和ts =t4+3tp時刻的反向POSICAST輸入整形；減速階段初始時刻15= 14+0和t6= 14+tp時刻的 正向POSICAST輸入整形和減速階段t7= 14+2tp時刻和ts= 14+3tp時刻的反向POSICAST 輸入整形聯(lián)合作用，使得擺角在進(jìn)入減速階段后的T時刻回到0。
[0011] 方法二：T=Td時刻之后的擺角回到零的正反向POSICAST方法；
[0012] 具體方法：加速階段，在ti= 0時刻給正向加速度階躍，幅值是:4 :，在t2 = tp時刻再給正向加速度階躍，幅值是〃：^^…在ti= 0時刻和12=tρ時刻分別給定不同 的加速度階躍，這種方式構(gòu)成加速階段ti= 0時刻和12=tρ時刻的正向POSICAST輸入整 形；在t3=tp時刻給負(fù)向加速度階躍，幅值是％*在t4= 2tp時刻再給負(fù)向加速度 1 +(J 階躍，幅值是04 *在t3=tp時刻和14= 2tp時刻分別給定不同的加速度階躍，這種 方式構(gòu)成加速階段t3=tp時刻和14= 2tp時刻的反向POSICAST輸入整形；加速階段ti= 0時刻和t2=tp時刻的正向POSICAST輸入整形和加速階段13=tp時刻和14= 2tp時刻 的反向POSICAST輸入整形聯(lián)合作用，使得擺角在T時刻回到Ο;減速階段，在進(jìn)入減速階段 的初始時刻t5= 14+0給負(fù)向加速度階躍，幅值是瑪1在t6= 14+tp時刻再給反向 加速度階躍，幅值是*% = -j+ σ，在進(jìn)入減速階段的初始時刻t5= 14+0和t6= 14+tp時刻分 別給定不同的加速度階躍，這種方式構(gòu)成減速階段初始時刻t5= 14+0和t6= 14+tp時刻的 正向POSICAST輸入整形；在t7= 14+tp時刻給正向加速度階躍，幅值是= (1 _，._在ts = t4+2tp時刻再給正向加速度階躍，幅值是"X= ，.在進(jìn)入減速階段的t7= 14+tp時刻和ts =t4+2tp時刻分別給定不同的加速度階躍，這種方式構(gòu)成減速階段17= 14+tp時刻和ts =t4+2tp時刻的反向POSICAST輸入整形；減速階段初始時刻15= 14+0和t6= 14+tp時刻的 正向POSICAST輸入整形和減速階段t7= 14+tp時刻和ts= 14+2tp時刻的反向POSICAST輸 入整形聯(lián)合作用，使得擺角在進(jìn)入減速階段后的T時刻回到0。
[0013] 方法三：Γ 時刻之后的擺角回到零的正反向POSICAST方法； 4
[0014] 具體方法：加速階段，在t1= 0時刻給正向加速度階躍，幅值是％ ，在t2 = i+cr tp時刻再給正向加速度階躍，幅值是《2 =·|-，在0時刻和t2=tρ時刻分別給定不 ρ 1 + σρ 同的加速度階躍，這種方式構(gòu)成加速階段t1= 0時刻和12=tρ時刻的正向POSICAST輸 入整形；在時刻給負(fù)向加速度階躍，幅值是.? =.--L，在匕時刻再給負(fù)向加速 度階躍，幅值是& =-，在?3 時刻和r4 時刻分別給定不同的加速度階躍，這種 f 3/ 方式構(gòu)成加速階段t3 =|時刻和t 時刻的反向POSICAST輸入整形；加速階段t1 = 2 2 0時刻和t2=tp時刻的正向POSICAST輸入整形和加速階段二^時刻和14 =I時刻的 22 反向POSICAST輸入整形聯(lián)合作用，使得擺角在Τ時刻回到0;減速階段，在進(jìn)入減速階段 的初始時刻t5=t4+0給負(fù)向加速度階躍，幅值是《5 = - _?:在t6=t4+tp時刻再給反向 1~hCT 加速度階躍，幅值是％ ，在進(jìn)入減速階段的初始時刻t5= 14+0和t6= 14+tp時刻 1TCF 分別給定不同的加速度階躍，這種方式構(gòu)成減速階段初始時刻t5= 14+o和t6= 14+tp時 刻的正向POSICAST輸入整形；在(7=^4+#時刻給正向加速度階躍，幅值是唪=1，在 2 ] +σ :?=?+$時刻再給正向加速度階躍，幅值是巧=+，在進(jìn)入減速階段的卜=?時刻.2l + w 2 和4 =%+%時刻分別給定不同的加速度階躍，這種方式構(gòu)成減速階段A + ^時刻和 2 2： 3^ 時刻的反向POSICAST輸入整形；減速階段初始時刻t5= 14+0和t6= 14+tp時 刻的正向POSICAST輸入整形和減速階段?:7 =?4 時刻和#8 =4 +·^時刻的反向POSICAST μ 丄' 輸入整形聯(lián)合作用，使得擺角在進(jìn)入減速階段后的Τ時刻回到0。
【附圖說明】
[0015] 以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0016] 圖1是本發(fā)明負(fù)載小車運動模型示意圖。
[0017] 圖2是本發(fā)明二階欠阻尼系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)示意圖。
[0018] 圖3是本發(fā)明將單位階躍輸入按P0SICAST方法改變后的輸入示意圖。
[0019] 圖4是本發(fā)明的單位階躍作為輸入時系統(tǒng)的響應(yīng)曲線與按照P0SICAST方法作為 輸入的系統(tǒng)響應(yīng)曲線的對照示意圖。
[0020] 圖5是本發(fā)明按照P0SICAST方法作為輸入的系統(tǒng)響應(yīng)曲線示意圖。
[0021] 圖6是本發(fā)明在Td時刻加入反向P0SICAST控制方法后，系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線示 意圖。
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