基于数据驱动的桥式起重机防摇控制策略

马向华,陈 浩,包晗秋,许 敏

(1.上海应用技术大学 电气与电子工程学院,上海 201418;2.同济大学 控制科学与工程系,上海 201804;3.无锡安起科技有限公司,江苏 无锡 214000)

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作为制造业的关键物流设备,桥式起重机作业的安全高效与智能化不仅可以实现机器换人,更能有效保证制造过程向智能制造纵深方向发展。保障起重机安全高效作业的关键核心技术为负载防摇技术,即起重机以负载零摆动或近似零摆动的方式精准到达目标落吊点[1],这也是提高起重机智能化甚至无人化的关键核心技术。目前起重机防摇控制技术分为开环防摇控制算法和闭环防摇控制算法。常见的开环控制算法包括输入整形算法[2-3]、离线轨迹规划[4-5]等。开环控制算法简单,可满足简单防摇的需求,但不能消除初始摆角,且当先验信息不准确或受到扰动(比如风扰、碰撞)时会降低防摇控制精度。闭环防摇控制算法因将摆角实时反馈给防摇控制器,提高了防摇控制精度、抵御外界扰动和系统不确定性能力强,因此更适合复杂作业场合以及对防摇效果要求高的场合。目前主流闭环防摇控制算法有比例积分微分控制(Proportion,Integral,Derinative,PID)[6-7]、反馈线性化算法[8-9]、滑模控制[10-11]以及复合防摇算法[12-13]等。

随着智能制造技术的发展,起重机不仅需要完成搬运任务,还要将整个制造过程高效地连接起来。因此,对起重机作业提出了更高要求,即在更为复杂多变的智能制造车间,更稳、更准、更快地搬运不同规格、形状和质量的工件,这些要求和挑战需要设计自适应性和鲁棒性更强的防摇控制系统,而关键技术为准确有效的起重机建模技术。……