基于状态观测的船用吊车消摆定位控制方法和系统

    公开(公告)号:CN108469736B

    公开(公告)日:2020-06-30

    申请号:CN201810399899.7

    申请日:2018-04-28

    Applicant: 南开大学

    Abstract: 本发明公开了一种基于状态观测的船用吊车消摆定位控制方法和系统,包括以下步骤:基于船用吊车系统动力学模型构造包括控制目标、绳长限制的能量函数及状态观测器,根据所述能量函数设计驱动吊杆和吊绳运动的非线性动态反馈控制方法;接收设定的船用吊车系统的系统参数;获取吊杆俯仰角、吊绳长度以及负载的摆角的测量值;根据所述非线性动态反馈控制方法得到控制吊杆和吊绳运动的输入信号;根据所述输入信号实现负载的准确定位并快速消除其残余摆动。本发明可以处理速度信号无法被直接测量的情况,同时实现负载的准确定位与快速消摆。

    欠驱动船用吊车有限时间内定位控制方法、装置及系统

    公开(公告)号:CN108439209B

    公开(公告)日:2019-05-17

    申请号:CN201810400807.2

    申请日:2018-04-28

    Applicant: 南开大学

    Abstract: 本发明公开了一种欠驱动船用吊车有限时间内定位控制方法、装置及系统,该方法包括:步骤(1):基于船用吊车系统可驱动部分的动力学模型构造二阶滑模面,并引入与定位误差信号相关的非线性有界函数构造非线性控制器;步骤(2):接收设定的船用吊车系统的物理参数;步骤(3):接收实时采集的吊杆俯仰角、吊绳长度、负载摆角和海浪干扰引起的船体横滚角;步骤(4):将接收的数据通过所提非线性控制器,计算控制吊杆俯仰运动和吊绳长度的输入力和力矩;步骤(5):驱动吊杆和吊绳在有限时间内移动到目标位置,并且可以消除负载的残余摆动。

    欠驱动桅杆式起重机定位消摆非线性控制方法

    公开(公告)号:CN107024865A

    公开(公告)日:2017-08-08

    申请号:CN201710300394.6

    申请日:2017-05-02

    Applicant: 南开大学

    Abstract: 一种欠驱动桅杆式起重机定位消摆非线性控制方法,属于机电系统控制领域。该方法包括:根据起重机的动力学模型构造能量函数,并充分利用可驱动变量(吊杆旋转角和俯仰角)和不可驱动变量(负载径向摆角和切向摆角)之间的耦合关系,构造李雅普诺夫候选函数,从而设计出一种新型的非线性控制器。除此之外,为对吊杆转动的超调量进行有效限制,在控制器中加入限幅项,防止吊杆在目标位置附近来回摆动。此方法可以实现准确定位控制与快速消摆控制。

    欠驱动吊车自适应消摆定位控制方法

    公开(公告)号:CN104444817B

    公开(公告)日:2016-08-24

    申请号:CN201410649866.5

    申请日:2014-11-14

    Applicant: 南开大学

    Inventor: 孙宁 方勇纯 陈鹤

    Abstract: 一种欠驱动吊车自适应消摆定位控制方法。该方法包括:构造一种新型的储能函数,在此基础上,充分考虑轨道长度限制、参数未知/不确定等因素,设计一种新型的自适应消摆控制方法,增强台车运动与负载摆动之间的耦合关系,能保证台车准确定位,快速消除负载摆动,并可通过更新律在线补偿参数未知/不确定性因素带来的影响。相比已有方法,该方法能保证台车运动不超出轨道长度限制范围,可取得良好的控制效果,并对参数不确定性与外界扰动具有良好的鲁棒性。

    一种基于曲率特征的三维正态分布变换点云配准方法

    公开(公告)号:CN105069840A

    公开(公告)日:2015-11-18

    申请号:CN201510582900.6

    申请日:2015-09-14

    Applicant: 南开大学

    Abstract: 一种基于曲率特征的三维正态分布变换点云配准方法。该方法包括:根据设定的曲率阀值,分别提取模型点云和目标点云的曲率特征点;将模型点云曲率特征点的表示形式转换为正态分布组合形式;通过优化目标函数求取最优变换矩阵,使得目标点云中点的坐标值准确地变换到模型点云坐标系下。相比于已有的三维正态分布变换点云配准方法,该方法排除了大量冗余点的干扰,降低了参与配准过程的点集的数量,有效地缩短了配准算法的运行时间。

    欠驱动吊车自适应消摆定位控制方法

    公开(公告)号:CN104444817A

    公开(公告)日:2015-03-25

    申请号:CN201410649866.5

    申请日:2014-11-14

    Applicant: 南开大学

    Inventor: 孙宁 方勇纯 陈鹤

    CPC classification number: B66C13/22 B66C13/063

    Abstract: 一种欠驱动吊车自适应消摆定位控制方法。该方法包括:构造一种新型的储能函数,在此基础上,充分考虑轨道长度限制、参数未知/不确定等因素,设计一种新型的自适应消摆控制方法,增强台车运动与负载摆动之间的耦合关系,能保证台车准确定位,快速消除负载摆动,并可通过更新律在线补偿参数未知/不确定性因素带来的影响。相比已有方法,该方法能保证台车运动不超出轨道长度限制范围,可取得良好的控制效果,并对参数不确定性与外界扰动具有良好的鲁棒性。

    多旋转激励平移振荡器系统非线性耦合自适应控制方法

    公开(公告)号:CN107065553B

    公开(公告)日:2019-12-03

    申请号:CN201710273827.3

    申请日:2017-04-20

    Applicant: 南开大学

    Abstract: 一种多旋转激励平移振荡器系统非线性耦合自适应控制方法,属于欠驱动机械系统自动控制技术领域。该方法包括:充分考虑到系统存在未知参数及不确定性因素,引入耦合项构造一种新型的储能函数,设计一种非线性耦合自适应控制方法,增强了系统的暂态性能,实现了多旋转激励平移振荡器(Translational Oscillator with Rotational Actuator,TORA)系统的镇定控制问题,能够使多TORA系统在给定初始位置或受到干扰时能够快速、准确地回到平衡位置并保持稳定,同时,更新律可针对未知参数及不确定性因素对系统带来的影响进行在线补偿。实验结果证明,所提方法具有良好的控制性能。

    双摆吊车能耗最优轨迹规划方法

    公开(公告)号:CN106976804B

    公开(公告)日:2018-07-17

    申请号:CN201710259680.2

    申请日:2017-04-20

    Applicant: 南开大学

    Abstract: 一种双摆吊车能耗最优轨迹规划方法,属于欠驱动机械系统自动控制技术领域。该方法包括:充分考虑吊车系统的双摆特性及实际生产中对能耗的需求,设计了一种针对双摆吊车系统的能耗最优轨迹规划方法,实现了双摆吊车定位与消摆的控制目标。首先,为方便分析计算,对系统动力学方程进行变换。接下来根据系统各状态量约束、初始状态及目标状态,构造相应的优化问题。最后将优化问题转化成凸优化问题的形式并利用凸优化工具进行求解。本方法可确保双摆吊车系统由初始状态到达目标状态,运行过程中消耗的能量最小且系统状态均约束在给定的范围内,同时有效抑制并消除系统的残余摆动。

    面向台车停车与负载消摆的桥式吊车紧急制动方法

    公开(公告)号:CN105668422B

    公开(公告)日:2017-04-19

    申请号:CN201610159957.X

    申请日:2016-03-21

    Applicant: 南开大学

    Inventor: 方勇纯 陈鹤 孙宁

    Abstract: 一种面向台车停车与负载消摆的桥式吊车紧急制动方法。解决非线性桥式吊车系统紧急制动问题,本方法具有台车迅速制动以及负载摆动抑制的性能。首先对吊车系统紧急制动的目标进行深入分析,将其分为两部分进行处理,即台车快速制动以及制动过程中的负载摆动抑制。之后,通过分析系统动力学模型,针对台车制动以及负载摆动抑制分别设计相应的控制方法。最后将两种控制策略相结合,提出了一种综合的紧急制动策略,以同时实现台车停车与负载消摆的控制目标。实验结果表明,本发明能取得良好的控制效果,具有很好的实际应用价值。

    面向台车停车与负载消摆的桥式吊车紧急制动方法

    公开(公告)号:CN105668422A

    公开(公告)日:2016-06-15

    申请号:CN201610159957.X

    申请日:2016-03-21

    Applicant: 南开大学

    Inventor: 方勇纯 陈鹤 孙宁

    CPC classification number: B66C13/18 B66C2700/01 B66D5/02

    Abstract: 一种面向台车停车与负载消摆的桥式吊车紧急制动方法。解决非线性桥式吊车系统紧急制动问题,本方法具有台车迅速制动以及负载摆动抑制的性能。首先对吊车系统紧急制动的目标进行深入分析,将其分为两部分进行处理,即台车快速制动以及制动过程中的负载摆动抑制。之后,通过分析系统动力学模型,针对台车制动以及负载摆动抑制分别设计相应的控制方法。最后将两种控制策略相结合,提出了一种综合的紧急制动策略,以同时实现台车停车与负载消摆的控制目标。实验结果表明,本发明能取得良好的控制效果,具有很好的实际应用价值。

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