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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。

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。

随着我国海洋工程的发展，海洋工程装备发挥着不可替代的作用，其中船用起重机是海洋工程装备中非常重要的一类装备，被广泛用于海上货物转运、吊装作业、海上工程的安装与维护等。由于海洋环境的复杂性和此类装备的欠驱动特性，在作业时海浪会使船体产生升沉、横摇和纵摇方向的运动，负载会随着船体一起摇晃，严重地影响吊装作业的安全性和可靠性，造成船用设备损坏或工作人员伤亡等一系列严重后果。如何抑制负载在起吊过程中的摇摆并保证起重机快速安全地完成作业，成为亟待解决的难点。

线性二次型(LQR)控制技术是一种工业上常见的线性控制方法，其优点在于模型简单，调参容易，计算量小，但传统LQR控制在船用起重机减摆控制领域的应用存在下列问题：

(1)仅凭经验或试凑的方法来确定权重矩阵，导致权重矩阵的适应能力弱，从而影响控制精度与效率。

(2)传统LQR法很难求解出最优性能指标，使得系统的驱动量增大，对执行机构磨损程度严重，同时带来了大量的能源损耗。

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

与现有技术相比，此技术产生的效益：(1)参数适应性强，调参容易，便于操作；

(2)基于折射原理对种群最优解进行修正，提升种群多样性，防止算法陷入局部最优；

(3)本发明基于改进的灰狼优化算法对权重矩阵调参，相比于传统的经验调参法或试凑法进一步地提高了船用起重机的控制性能。3‑5级海况下，改进的LQR比传统LQR控制精度和响应时间都有所提高，其减摆效率提升了2.9％，1.7％，1.1％，响应时间提高了3‑5s。

技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地保定，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。