一种散货码头门机防摇无模型自适应控制方法

技术特征：
1.一种散货码头门机防摇无模型自适应控制方法，所述方法包括下述步骤：(1)吊重摆动角度的采集：在固定绳长下，台车在驱动电机作用下运行，通过角度传感器得到散货码头门机吊重摆动角度θ；(2)根据拉格朗日方程建立散货码头门机系统非线性动力学方程，将其转化为状态空间方程；(3)对门机系统状态空间方程进行紧格式动态线性化处理，获得数据模型：δθ(k 1)＝θ(k 1)-θ(k)，δv(k)＝v(k)-v(k-1)；其中，θ(k)为k时刻系统的角度输出，v(k)为k时刻的系统控制输入；(4)计算吊重摆角的伪偏导数估计律：其中，η∈(0,1]为步长因子，μ＞0为权重因子，为的伪偏导数估计值，为的伪偏导数估计值；(5)设计吊重摆角的无模型自适应控制器：将步骤(3)中动态线性化的数据模型代入输入准则函数，对v(k)求导，并令其求导结果等于零，可得控制算法：其中，ρ∈(0,1]是步长因子，λ＞0为权重因子，用来控制输入量变化；θ
*
(k 1)为期望吊重摆动角度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)的具体内容为：(31)建立关于吊重摆角的离散时间非线性系统：δθ(k 1)＝f(θ(k),
…
,θ(k-m
θ
),v(k),
…
,v(k-m
v
))；其中，v(k)∈r，θ(k)∈r分别为k时刻系统的输入与输出；m
θ
，m
v
为两个未知的正整数；是系统未知的非线性函数；(32)上述系统满足以下条件：该系统关于v(k)的偏导数存在且连续；该系统满足广义lipschitz条件，对任意的k，当|δv(k)|≠0时，有|δθ(k 1)|≤q|δv(k)|；其中，θ
*
(k 1)为系统有界的期望输出信号，v
*
(k)为系统有界的输入信号；δθ(k 1)为相邻两个时刻的输出变化，δv(k)为相邻两个时刻的输入变化；故δθ(k 1)＝θ(k 1)-θ(k)，δv(k)＝v(k)-v(k-1)；q为一个正常数；(33)由状态空间方程可得下述两式：ξ(k)＝f(θ(k),θ(k-1),θ(k-2),v(k-1))-f(θ(k-1),θ(k-2),θ(k-3),v(k-1))；
由于|δv(k)|≠0，故方程ξ(k)＝η(k)v(k)有解η(k)；令可以得到b为f(
…
)的偏导数，3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)的具体内容为：(41)建立加权伪偏导数估计准则函数：(42)对该准则函数关于求极值，可得伪偏导数估计律：4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：根据散货码头门机作业特点，在固定绳长下，台车在驱动电机作用下正常作业，角度传感器将采集到的吊重摆动角度在k-1时刻以θ(k-1)输出为反馈角度信号，与期望角度形成的误差变量δθ(k-1)经无模型自适应控制器计算输出相应的控制信号，控制台车驱动电机，调整台车运行速度，从而可以减小吊重摆动角度。

技术总结
本发明公开了一种散货码头门机防摇无模型自适应控制方法。针对散货码头门机在作业过程中因为负载多样性造成的吊重摇摆问题，设计控制方案如下：通过角度传感器得到吊重摆动角度；根据拉格朗日方程建立散货码头门机系统动力学方程并转化成状态空间方程；对其进行紧格式动态线性化处理获得数据模型；计算摆角伪偏导数估计律；设计摆角无模型自适应控制器；利用控制器输出控制信号，控制台车驱动电机，调整台车运行速度，从而减小吊重的摆动角度。该方法采用无模型自适应控制方法，通过利用门机系统的数据信息完成控制器设计，能有效减少吊重摆动角度，提高门机作业效率，降低危险系数，最后通过数值仿真验证了控制方法的有效性。最后通过数值仿真验证了控制方法的有效性。


技术研发人员：姚文龙 刘旺旺 李博洋 池荣虎 邵巍 郭乙运
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：2022.06.10
技术公布日：2022/9/2