恭喜山东建筑大学;济南大学彭伟获国家专利权
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龙图腾网恭喜山东建筑大学;济南大学申请的专利基于状态约束的塔式起重机自适应模糊控制方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119191098B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411700799.5,技术领域涉及:B66C13/22;该发明授权基于状态约束的塔式起重机自适应模糊控制方法及系统是由彭伟;郭晖;张梦华;李成栋;田晨璐设计研发完成,并于2024-11-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于状态约束的塔式起重机自适应模糊控制方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提出了一种基于状态约束的塔式起重机自适应模糊控制方法及系统,属于塔式起重机控制技术领域。方案包括:构建塔式起重机系统动力学模型,根据所述塔式起重机系统动力学模型获取控制目标;根据所述控制目标,构建自适应模糊控制器;所述自适应模糊控制器中包括负载质量估计和约束状态项;利用所述控制器实现对塔式起重机的定位及消除摆角。为变绳长塔式起重机设计了闭环控制方法。引入模糊自适应机制来提高控制性能,考虑到安全性和效率,建立了辅助项,从理论上将悬臂、台车和绳索限制在安全范围内,确保负载与周围的障碍物和设备保持安全距离。
本发明授权基于状态约束的塔式起重机自适应模糊控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于状态约束的塔式起重机自适应模糊控制方法,其特征在于,包括:构建塔式起重机系统动力学模型,根据所述塔式起重机系统动力学模型获取塔式起重机的能量函数;其中,所述塔式起重机系统动力学模型为: ;式中,状态向量,控制向量,摩擦向量;为悬臂的回转角度;为台车的平均位移;为绳索的长度;,为负载摆动角度;为控制悬臂的力矩;,为控制台车和绳索的力;,,为摩擦力矩力; 和分别表示扰动向量和重力向量;,为台车和负载质量;,为空气摩擦系数;g为重力常数;,分别表示对称惯性矩阵和向心-科里奥利矩阵;干扰变量、和包含系统动力学不确定性和外部干扰;所述根据所述能量函数获取塔式起重机的控制输入的过程为:结合属性,和塔式起重机系统动力学模型对所述能量函数求导: ;定义总扰动、和,利用模糊结构来逼近、和,即 ,,;其中、和表示具有边界的最优权重向量;、和代表逼近误差,其上限分别为、和;是模糊输入向量;模糊基函数定义为: ;式中和分别表示模糊规则的数量和模糊集的隶属度函数;和分别表示高斯函数的质心和宽度,是输入变量的数量;根据所述能量函数获取塔式起重机的控制输入,引入负载质量估计和约束状态项构建自适应模糊控制器并获取自适应模糊控制器的控制目标;具体的,引入负载质量估计和约束状态项构建自适应模糊控制器的过程为: ; ; ;其中,,,,,,,,,,,,,和是正增益;、和分别是、和的估计向量;,,向量的自适应律如下: ,,,其中,,表示正增益;,,抵消相应逼近误差的影响,控制增益,,满足以下条件: ,,;此外,,其中,分别表示初始和增加的质量估计;因此,为: ;其中,表示控制系数;此外,,,分别是约束悬臂的回转角度、台车的平均位移、绳索的长度在安全范围内的辅助项,其表达式: ; ; ;式中,、、为定位误差变量;、和分别表示、和的目标值;和表示的上限和下限,和是的上限和下限,而和对应于的边界;根据所述自适应模糊控制器的控制目标对塔式起重机的控制输入进行调整,消除外部干扰。
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