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张珂,张海峰,佟圣皓,等. 基于能量耦合的船舶起重机消摆控制[J]. 科学技术与工程, 2021, 21(19): 8086-8093.
Zhang Ke,Zhang Haifeng,Tong Shenghao,et al.Anti swing control of ship crane based on energy coupling[J].Science Technology and Engineering,2021,21(19):8086-8093.
基于能量耦合的船舶起重机消摆控制
Anti swing control of ship crane based on energy coupling
投稿时间:2020-12-24  修订日期:2021-04-27
DOI:
中文关键词:  船舶起重机  能量耦合  Lyapunov方法  欠驱动  
英文关键词:ship-mounted cranes  energy coupling  Lyapunov methods  underactuated  
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)(2017YFC0703903),国家自然科学基金项目(面上项目,重点项目,重大项目)(51705341,51905357),住建部科技计划项目(2019-K-080),辽宁省教育厅项目(lnqn202009),河北省重点研发计划项目(19211904D)
              
作者单位
张珂 沈阳建筑大学
张海峰 沈阳建筑大学
佟圣皓 沈阳建筑大学
石怀涛 沈阳建筑大学
张义星 沈阳建筑大学
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中文摘要:
      为了解决船舶起重机在外部海浪干扰下负载摆动幅度大、小车定位精度不高、抗干扰能力差的问题。通过非线性能量耦合方法,首先应用欧拉-拉格朗日方程对带有船舶横摇以及船低沉降的船舶起重机进行动力学建模,然后构造了一种复合型误差信号来增强小车运动特性以及船舶载荷摆动的耦合关系并将动力学模型转化。在此基础上设计控制器,并进行了基于Lyapunov方法的稳定性证明和仿真模拟实验。验证了该方法在复杂情况下的可行性,实现船舶起重器系统在平衡点的渐进稳定性。可见本文所提的控制方法具有良好的控制性能、适应性和鲁棒性.对于运输过程中摆角抑制、系统定位和效率提高具有良好的效果。
英文摘要:
      In order to solve the problems of large swing amplitude of load, low positioning accuracy of trolley and poor anti-interference capability of ship-mountse cranes under external wave interference. Through the nonlinear energy coupling method, the dynamic model of ship-mountse cranes with ship rolling and ship settlement is established by using Euler-Lagrange equation. Then a compound error signal is constructed to enhance the coupling relationship between the trolley motion characteristics and the ship load swing, and the dynamic model is transformed. On this basis, the controller is designed. The stability proof and simulation experiment based on Lyapunov method are carried out. The feasibility of this method in complex situation is verified, and the gradual stability of ship crane system at equilibrium point is realized. It can be seen that the control method proposed in this paper has good control performance, adaptability , robustness, and good effect on swing angle suppression, system positioning and efficiency improvement in the transportation process.
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