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一种改进LQR的船用起重机控制方法
发布时间: 2023-09-14
来源: 科技服务团
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
电子信息技术,智能交通技术
成果介绍
本发明涉及一种改进LQR的船用起重机控制方法，旨在解决传统LQR因不易选取最佳权重矩阵而导致船用起重机作业时减摆效果不佳、响应速度慢的问题，具体步骤如下：首先构建船用起重机负载摆角的动力学模型，将此动力学模型经过线性化处理转化为状态空间方程，然后利用LQR控制方法将负载摆角问题转化为二次型性能指标中权重矩阵参数的优化整定问题，最后基于折射原理改变群体中最优个体的更新机制来改进灰狼优化算法（GWO），用于整定LQR控制器最优权重矩阵，从而获得系统最优性能指标。本发明提高了权重矩阵参数的适应性，对负载的摆角抑制效果好，响应速度快，有效地提高船用起重机吊装作业的工作效率。
成果亮点
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种改进LQR的船用起重机控制方法。本发明方法能够针对船用起重机控制系统，在不同海况下通过有效地调节LQR控制器的最佳权重矩阵，实现在起吊过程中对负载摆角快速抑制，同时降低能量损耗，提高了系统的控制精度与响应速度。
为达到上述目的，本发明采用以下具体技术方案予以解决：
一种改进LQR的船用起重机控制方法，包括以下步骤：
S1：建立船用起重机系统的动力学模型，得到负载摆角的运动规律。
具体包括以下三个部分内容：
S11：采用拉格朗日方程对船用起重机二自由度运动情况进行动力学建模；
式中，u(t)为系统驱动量，x(t)为系统状态量，t为时间，K为增益矩阵。
由线性二次型最优理论可知，所设计的控制器既要满足系统控制性能又要使能量损耗J达到最低：
式中，Q，R为权重矩阵，xT(t)Qx(t)代表控制器的控制性能，uT(t)Ru(t)代表控制能量。
团队介绍
此技术为哈尔滨理工大学孙明晓研发，承担本专科及研究生层次普通高等学历教育工作承担科学技术研究工作
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”河北科技服务团 (河北省数字健康工程学会) 评价时间：2023-10-12
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