CN115057355A - 变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法及系统，涉及欠驱动机电系统自动控制技术领域，该方法包括：获取变绳长双摆桥式吊车系统的运动学模型和控制目标；将以台车为原点的坐标系下负载的位置坐标作为变绳长双摆桥式吊车系统的平坦输出，对运动学模型进行变换；设计微分跟踪器为系统期望的平坦输出安排平稳的过渡过程，并通过扩张状态观测器和干扰补偿策略对变绳长双摆桥式吊车系统的不确定因素进行估计和补偿，得到自抗扰控制器；利用自抗扰控制器，确定出作用在台车上的驱动力和使负载升降的拉力，这样，可以在完成台车位置和吊绳长度定位的同时，实现吊钩和负载摆动的有效抑制与消除，从而提高桥式吊车系统的工作效率和鲁棒性。
Description
技术领域
本申请属于欠驱动机电系统自动控制技术领域，尤其涉及一种变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
在现代工业生产中，吊车系统作为重要的运输工具，因其具有运载能力强、灵活度高、操作简单等优点，广泛用于港口、工厂、建筑工地等场所。吊车系统往往是通过台车与吊绳牵引负载，进而运送负载到目标位置。由于这类机械结构本身的待控自由度数目多于控制输入，使得吊车系统与无人机、欠驱动机械臂等同属于欠驱动系统。在实际的工业生产中，由于吊车系统本身的欠驱动特性和强耦合特点，负载往往会因为惯性等因素在运输过程中发生摆动，在很大程度限制了吊车运输效率。同时，大幅度的负载摆动也可能会导致安全事故。此外，在实现负载运送的过程中，如果运送结束时负载存在残余摆动，也将给吊车的人工操作带来极大的困难。因此，为吊车系统设计安全可靠的自动控制方法具有重要的实际意义。
桥式吊车是工业生产中最常见的吊车之一，其主要的控制目标是保证台车快速平稳运送负载的同时有效抑制负载的摆动。为提高吊车的控制性能，近年来，国内外的研究人员提出了一系列的控制方法。如Hamdy M等人利用部分反馈线性化的思想降低了控制器设计难度并获得良好的控制性能；基于轨迹规划的控制方法通过分析台车运动和负载摆动之间的耦合特性，合理规划台车的运动轨迹进而实现负载摆动抑制的目的；Ramli等人和Maghsoudi等人利用吊车系统的频率特性，结合一些智能算法设计了新型输入整形器对台车的控制输入进行合理规划；针对三维吊车模型，基于无源性理论构造了系统的储能函数，并利用耦合-耗散不等式得到可以保证控制性能的非线性控制器。由于在实际的工业生产中，吊车系统存在包括台车质量、吊绳长度、负载质量等一系列的物理参数难以精确测量问题，研究人员提出了自适应控制方法对未知参数有效估计的同时实现系统的控制目标；滑模控制方法针对系统中未知干扰和系统模型的不确定性具有良好的鲁棒性；此外，一些智能控制方法同样用于吊车的控制设计中，如神经网络控制，模糊控制等。
上述方法往往将吊钩和负载视为同一个质点或者直接忽略吊钩的存在，考虑吊车系统的负载摆动为简单的单摆运动。然而，在很多情况下，当运送的负载和吊钩质量接近或者负载的尺寸较大且质量分布不均匀导致不能视为质点时，系统将出现吊钩围绕台车摆动同时负载围绕吊钩摆动的双摆效应。此时，针对单摆吊车系统设计的控制方法对双摆吊车系统的摆动抑制效果将大大折扣。针对该问题，Sun等人提出一种具有不同状态约束的能量最优轨迹规划控制方法，在实现能耗最优的同时完成台车快速定位和吊钩与负载摆动抑制的控制目标；为解决具有分布式质量梁的双摆吊车系统摆动抑制问题，研究人员提出一种最优时间抗摆控制策略，有效抑制复杂形状负载的摆动；Ouyang等人考虑实际吊车系统执行器的物理约束问题，提出一种基于能量整形的非线性控制器，在完成控制目标的前提下有效保证了执行器的控制输入始终处于有效范围内；Shehu等人为解决系统控制过程中滑模面可能出现的初始峰值问题，提出一种结合平滑超螺旋算法和积分滑模控制方法的控制策略。
尽管上述控制策略可以实现对吊车系统的控制，但是它们均未考虑具有负载升降运动吊车系统的抗干扰控制问题。因此，如何提供合适的控制方法，用以提高变绳长双摆桥式吊车系统的工作效率和鲁棒性，是目前仍需解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供一种变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法及系统，用以在完成台车位置和吊绳长度定位的同时，实现吊钩和负载摆动的有效抑制与消除，提高桥式吊车系统的工作效率和鲁棒性。
为了实现上述目的，本申请主要包括以下几个方面：
第一方面，本申请实施例提供一种变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法，包括：
获取变绳长双摆桥式吊车系统的运动学模型和控制目标；
将以台车为原点的坐标系下负载的位置坐标作为变绳长双摆桥式吊车系统的平坦输出，对所述运动学模型进行变换；
根据所述控制目标和变换后的运动学模型，设计微分跟踪器为系统期望的平坦输出安排平稳的过渡过程，并通过扩张状态观测器和干扰补偿策略对变绳长双摆桥式吊车系统的不确定因素进行估计和补偿，得到自抗扰控制器；
利用所述自抗扰控制器，确定出作用在台车上的驱动力和使负载升降的拉力，用于驱动双摆桥式吊车运动以完成控制目标。
在一种可能的实施方式中，所述变绳长双摆桥式吊车系统的控制目标包括：调节台车位置到达台车的目标位置、吊绳长度到达期望的目标长度，并且有效抑制吊钩摆角和负载摆角。
在一种可能的实施方式中，所述位置坐标包括水平位置坐标和垂直位置坐标；将变绳长双摆桥式吊车系统中各控制变量用负载的位置坐标以及其有限阶导数表示，以负载的水平位置坐标和垂直位置坐标作为变绳长双摆桥式吊车系统的平坦输出，将所述运动学模型变换成预设形式。
在一种可能的实施方式中，采用微分跟踪器为系统期望的平坦输出安排平稳的过渡过程，设计扩张状态观测器对变绳长双摆桥式吊车系统的状态变量和干扰项进行估计，利用反馈控制律和干扰补偿策略对干扰项进行补偿。
在一种可能的实施方式中，实时采集变绳长双摆桥式吊车的台车位置、吊绳长度、吊钩摆角和负载摆角，将其输入至自抗扰控制器中，得出作用在台车上的驱动力和使负载升降的拉力，实现控制目标。
第二方面，本申请实施例提供一种变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制系统，包括：
获取模块，用于获取变绳长双摆桥式吊车系统的运动学模型和控制目标；
变换模块，用于将以台车为原点的坐标系下负载的位置坐标作为变绳长双摆桥式吊车系统的平坦输出，对所述运动学模型进行变换；
补偿模块，用于根据所述控制目标和变换后的运动学模型，设计微分跟踪器为系统期望的平坦输出安排平稳的过渡过程，并通过扩张状态观测器和干扰补偿策略对变绳长双摆桥式吊车系统的不确定因素进行估计和补偿，得到自抗扰控制器；
驱动模块，用于利用所述自抗扰控制器，确定出作用在台车上的驱动力和使负载升降的拉力，用于驱动双摆桥式吊车运动以完成控制目标。
在一种可能的实施方式中，所述补偿模块具体用于：采用微分跟踪器为系统期望的平坦输出安排平稳的过渡过程，设计扩张状态观测器对变绳长双摆桥式吊车系统的状态变量和干扰项进行估计，利用反馈控制律和干扰补偿策略对干扰项进行补偿。
在一种可能的实施方式中，还包括：采集模块，用于实时采集变绳长双摆桥式吊车的台车位置、吊绳长度、吊钩摆角和负载摆角，将其输入至自抗扰控制器中，得出作用在台车上的驱动力和使负载升降的拉力，实现控制目标。
第三方面，本申请实施例提供一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述第一方面中任一种可能的实施方式中所述的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如上述第一方面中任一种可能的实施方式中所述的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法的步骤。
本申请的有益效果是：
针对变绳长双摆桥式吊车系统，本申请提出一种变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法，与现有方法不同的是，本申请所设计的自抗扰控制器可以通过设计的扩张状态观测器和干扰补偿策略对影响吊车系统的不确定因素进行有效估计和补偿，这样，可以在完成台车位置和吊绳长度定位的同时，实现吊钩和负载摆动的有效抑制与消除，从而提高桥式吊车系统的工作效率和鲁棒性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本申请实施例所提供的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法的流程示意图；
图2是图1所提方法的仿真结果示意图；
图3是图1所提方法初始摆角干扰的仿真结果示意图；
图4是图1所提方法外部摆角干扰的仿真结果示意图；
图5是本申请实施例所提供的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制系统的结构示意图；
图6是本申请实施例所提供的一种计算机设备的示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
请参阅图1，图1是本申请实施例所提供的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法的流程示意图，如图1中所示，所述变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法包括以下步骤：
S101：获取变绳长双摆桥式吊车系统的运动学模型和控制目标。
在具体实施中，变绳长双摆桥式吊车系统的运动学模型可表示为：
其中，m,m1,m2分别表示台车质量、吊钩质量、负载质量，x(t)和l1(t)分别表示台车位移和吊绳长度，θ1(t)和θ2(t)分别表示吊钩摆角和负载摆角，l2表示吊钩质心到负载质心的长度，fx(t)和fl(t)分别表示作用在台车上的驱动力和吊绳的拉力，g表示重力加速度常数。
考虑到实际吊车系统在运输负载的过程中吊钩和负载摆角通常保持在较小范围内，存在如下的近似关系：
将上述关系代入式(1)-(4)，整理可得：
对于变绳长双摆桥式吊车系统，由于系统本身的欠驱动特性，不能直接对吊钩和负载进行控制，只有利用台车与吊钩和负载之间的耦合关系间接抑制吊钩和负载的摆动，需要充分分析系统的动力学特性设计合适的控制方法，在驱动台车到达目标位置以及调节吊绳到达期望的长度的同时，有效抑制吊钩和负载的摆动。
因此，变绳长双摆桥式吊车系统的控制目标主要包括如下：通过设计的自抗扰控制器调节台车位置x(t)到达台车的目标位置xd和吊绳长度l1(t)到达期望的目标长度l1d，并且有效抑制吊钩摆角θ1(t)和负载摆角θ2(t)，即
其中，xd和l1d分别表示台车的目标位置和吊绳的期望长度，状态变量后的(t)表示为该状态变量关于时间的函数，为方便表示，省略大多数变量后面的(t)。
S102：将以台车为原点的坐标系下负载的位置坐标作为变绳长双摆桥式吊车系统的平坦输出，对所述运动学模型进行变换。可选的，所述位置坐标包括水平位置坐标和垂直位置坐标；将变绳长双摆桥式吊车系统中各控制变量用负载的位置坐标以及其有限阶导数表示，以负载的水平位置坐标和垂直位置坐标作为变绳长双摆桥式吊车系统的平坦输出，将所述运动学模型变换成预设形式。
在具体实施中，分析变绳长双摆桥式吊车系统的运动学模型，建立以台车为原点的坐标系，负载的坐标表示如下：
x1(t)＝x+l1sinθ1+l2sinθ2,y1(t)＝l1cosθ1+l2cosθ2, (11)
其中，x1(t)和y1(t)分别表示负载的水平位置坐标和垂直位置坐标。考虑式(5)的近似关系，式(11)表示为：
x1(t)＝x+l1θ1+l2θ2,y1(t)＝l1+l2. (12)
将式(12)关于时间分别求一阶导数和二阶导数，具体如下：
通过整理式(14)可得如下关系：
将式(15)代入式(8)和(9)并整理可得：
进一步可得：
将式(19)及其关于时间的二阶导数代入式(18)可得如下关系:
将式(19)和(20)代入式(12)的第一个方程，关于台车位移x可以表示为如下形式：
由式(12)和(19)-(21)分析可知，变绳长双摆桥式吊车系统的所有状态变量均可以表示为负载的水平位置坐标x1(t)和垂直位置坐标y1(t)及其关于时间的有限阶导数的形式。因此，变绳长双摆桥式吊车系统(6)-(9)是一种微分平坦系统，负载水平位置坐标x1(t)和垂直位置坐标y1(t)为该系统的平坦输出。
自抗扰控制方法具有对模型依赖程度低和抑制干扰能力强的优点，适用于具有动态特性和强耦合特点的吊车系统。同时，利用微分平坦理论构造系统的平坦输出，并将其用于处理吊车系统状态变量之间的耦合，进而更有效抑制吊钩和负载的摆动。
为了方便控制器设计，首先定义平坦输出向量p1为
p1＝[x1 y1]T (22)
同时，分别定义p2,p3,p4,p5,p6为p1关于时间的一阶导数到五阶导数。
结合式(6)，(7)，(12)和(19)-(21)的关系，可以得到基于平坦输出构造的系统如下：
其中，ψ(p2,p3,p4,p5,p6),B和
定义如下：
其中，ψ1,ψ2,b1和b2的具体表达式为：
为了处理系统的非线性项，引入控制增益η1,η2，进一步可得如下关系：
其中，
为对角增益矩阵Υ＝diag{η1,η2}，ψd＝[ψ1dψ2d]T，ψ1d和ψ2d具体形式如下：
ψ1d＝ψ1(p2,p3,p4,p5,p6)+(b1-η1)fx,ψ2d＝ψ2(p2,p3,p4,p5,p6)+(b2-η2)fl.
S103：根据所述控制目标，设计微分跟踪器为系统期望的平坦输出安排平稳的过渡过程，并通过扩张状态观测器和干扰补偿策略对变绳长双摆桥式吊车系统的影响因素进行估计和补偿，得到自抗扰控制器。可选的，采用微分跟踪器为系统期望的平坦输出安排平稳的过渡过程，设计扩张状态观测器对变绳长双摆桥式吊车系统的状态变量和干扰项进行估计，利用反馈控制律和干扰补偿策略对干扰项进行补偿。
在具体实施中，定义x1d和y1d为平坦输出x1和y1的期望值，则有
x1d＝xd+l1dθ1d+l2θ2d, (25)
y1d＝l1d+l2, (26)
其中，θ1d和θ2d分别表示吊钩和负载期望的摆动角度，进一步定义θ1d＝θ2d＝0，可得：
x1d＝xd. (27)
为抑制运输过程中吊钩和负载的摆动，设计微分跟踪器为吊车系统的输出安排平滑的过渡过程。对于吊车系统期望的平坦输出(26)和(27)，设计如下的微分跟踪器：
其中，v0＝[x1d y1d]T表示平坦输出的期望向量，
为微分跟踪器安排的过渡过程，
分别表示v1关于时间的一阶导数到五阶导数的近似值，r表示微分跟踪器的控制参数。
由于吊车系统复杂的工作环境，可能存在外部干扰等不确定因素影响系统的控制性能。为提高系统的抗干扰能力，设计扩张状态观测器对系统的状态变量和干扰项进行估计。首先，定义吊车系统平坦输出的调节误差为：
e＝[x1-x1d y1-y1d]T. (29)
进一步设计如下的扩张状态观测器：
其中，w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7分别表示对式(23)和(24)中p1,p2,p3,p4,p5,p6和ψd的估计，β1,β2,β3,β4,β5,β6,β7为观测器控制增益。为减少扩张状态观测器控制增益选择的难度，将观测器所有的闭环极点配置在-κ处，即
s7+β1s6+β2s5+β3s4+β4s3+β5s2+β6s+β7＝(s+κ)7, (31)
通过计算可以得到如下关系：
β1＝7κ,β2＝21κ2,β3＝35κ3,β4＝35κ4,β5＝21κ5,β6＝7κ6,β7＝κ7. (32)
为方便控制器设计，定义如下的误差向量
进一步利用反馈控制律和干扰补偿策略提出如下的控制器：
其中，A1,A2,A3,A4,A5,A6,Γ为如下的正定对角线增益矩阵：
Aj＝diag{αjx,αjl},j＝1,…,6,Γ＝diag{τ1,τ2}.
其中，αjx,αjl,τ1和τ2分别表示自抗扰控制器(34)的控制增益。
S104：利用所述自抗扰控制器，确定出作用在台车上的驱动力和使负载升降的拉力，用于驱动双摆桥式吊车运动以完成控制目标。可选的，实时采集变绳长双摆桥式吊车的台车位置、吊绳长度、吊钩摆角和负载摆角，将其输入至自抗扰控制器中，得出作用在台车上的驱动力和使负载升降的拉力，实现控制目标。
在具体实施中，借助安装在双摆桥式吊车上用于测量台车位置x(t)、吊绳长度l1(t)、吊钩摆角θ1(t)和负载摆角θ2(t)的传感器，在线获得x(t)、l1(t)、θ1(t)和θ2(t)的实时信号，然后通过所设计扩张状态观测器实时计算得到相应控制信号，并进一步由式(34)计算出作用在台车上驱动力和使负载升降的拉力，实现控制目标。
为验证本发明提出控制方法的可行性，本实施例在MATLAB/Simulink环境中进行数值仿真。在仿真中吊车系统的台车质量、吊钩质量、负载质量、吊钩与负载的距离以及重力加速度分别为：
m＝7kg,m1＝5kg,m2＝5kg,l2＝0.6m,g＝9.8m/s2.
台车的初始位置和目标位置、吊绳的初始长度和期望长度分别设为
x(0)＝0m,xd＝2m,l1(0)＝0.2m,l1d＝1m.
在仿真中，微分跟踪器、扩张状态观测和自抗扰控制器的控制参数被选择如下：
r＝3,κ＝10,τ1＝0.025,τ2＝0.02,η1＝11.56,η2＝6.53,α1x＝0.01,a2x＝33,
a3x＝a4x＝0.04,a5x＝a6x＝0.01,α1l＝425,a2l＝45,a3l＝a4l＝0.02,a5l＝a6l＝0.008.
仿真的结果如图2、图3和图4所示。在图2-4中，由上到下依次表示台车位置、吊绳长度、吊钩摆角及负载摆角的仿真结果，虚线分别表示台车的目标位置和吊绳的期望长度，实线表示仿真结果。从图2中可以看出，本实施例所提出的方法可以快速的驱动台车和吊绳到达期望的目标位置，在运输过程中吊钩和负载的摆角始终保持在较小的范围内；同时在运输过程结束时可以有效的抑制吊钩和负载的残余摆动。从图3中可以看出，当吊车系统遭遇初始摆角干扰时，本实施例所提出的方法可以有效抑制初始摆角干扰对系统影响，保证了吊车系统的工作效率和安全性能。从图4中可以看出，本实施例所提出的方法在遭遇外部摆角干扰时，可以通过台车的往复运动，进而快速抑制并消除外部干扰的影响。由上可知，本实施例所提出的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法在工作效率和鲁棒性方面具有良好的控制性能。
实施例二
请参阅图5，图5是本申请实施例所提供的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制系统的结构示意图。如图5中所示，本实施例提供的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制系统500包括：
获取模块510，用于获取变绳长双摆桥式吊车系统的运动学模型和控制目标；
变换模块520，用于将以台车为原点的坐标系下负载的位置坐标作为变绳长双摆桥式吊车系统的平坦输出，对所述运动学模型进行变换；
补偿模块530，用于根据所述控制目标和变换后的运动学模型，设计微分跟踪器为系统期望的平坦输出安排平稳的过渡过程，并通过扩张状态观测器和干扰补偿策略对变绳长双摆桥式吊车系统的不确定因素进行估计和补偿，得到自抗扰控制器；
驱动模块540，用于利用所述自抗扰控制器，确定出作用在台车上的驱动力和使负载升降的拉力，用于驱动双摆桥式吊车运动以完成控制目标。
作为一可选实施方式，所述补偿模块530具体用于：采用微分跟踪器为系统期望的平坦输出安排平稳的过渡过程，设计扩张状态观测器对变绳长双摆桥式吊车系统的状态变量和干扰项进行估计，利用反馈控制律和干扰补偿策略对干扰项进行补偿。
作为一可选实施方式，还包括：采集模块，用于实时采集变绳长双摆桥式吊车的台车位置、吊绳长度、吊钩摆角和负载摆角，将其输入至自抗扰控制器中，得出作用在台车上的驱动力和使负载升降的拉力，实现控制目标。
实施例三
请参阅图6，图6是本申请实施例的一种计算机设备的示意图。如图6中所示，所述计算机设备600包括处理器610、存储器620和总线630。
所述存储器620存储有所述处理器610可执行的机器可读指令，当计算机设备600运行时，所述处理器610与所述存储器620之间通过总线630通信，所述机器可读指令被所述处理器610执行时，可以执行如上述图1所示方法实施例中的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
实施例四
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中所述的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法，其特征在于，包括：
获取变绳长双摆桥式吊车系统的运动学模型和控制目标；
将以台车为原点的坐标系下负载的位置坐标作为变绳长双摆桥式吊车系统的平坦输出，对所述运动学模型进行变换；
根据所述控制目标和变换后的运动学模型，设计微分跟踪器为系统期望的平坦输出安排平稳的过渡过程，并通过扩张状态观测器和干扰补偿策略对变绳长双摆桥式吊车系统的不确定因素进行估计和补偿，得到自抗扰控制器；
利用所述自抗扰控制器，确定出作用在台车上的驱动力和使负载升降的拉力，用于驱动双摆桥式吊车运动以完成控制目标。
2.如权利要求1所述的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法，其特征在于，所述变绳长双摆桥式吊车系统的控制目标包括：调节台车位置到达台车的目标位置、吊绳长度到达期望的目标长度，并且有效抑制吊钩摆角和负载摆角。
3.如权利要求1所述的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法，其特征在于，所述位置坐标包括水平位置坐标和垂直位置坐标；将变绳长双摆桥式吊车系统中各控制变量用负载的位置坐标以及其有限阶导数表示，以负载的水平位置坐标和垂直位置坐标作为变绳长双摆桥式吊车系统的平坦输出，将所述运动学模型变换成预设形式。
4.如权利要求3所述的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法，其特征在于，采用微分跟踪器为系统期望的平坦输出安排平稳的过渡过程，设计扩张状态观测器对变绳长双摆桥式吊车系统的状态变量和干扰项进行估计，利用反馈控制律和干扰补偿策略对干扰项进行补偿。
5.如权利要求1所述的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法，其特征在于，实时采集变绳长双摆桥式吊车的台车位置、吊绳长度、吊钩摆角和负载摆角，将其输入至自抗扰控制器中，得出作用在台车上的驱动力和使负载升降的拉力，实现控制目标。
6.一种变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取变绳长双摆桥式吊车系统的运动学模型和控制目标；
变换模块，用于将以台车为原点的坐标系下负载的位置坐标作为变绳长双摆桥式吊车系统的平坦输出，对所述运动学模型进行变换；
补偿模块，用于根据所述控制目标和变换后的运动学模型，设计微分跟踪器为系统期望的平坦输出安排平稳的过渡过程，并通过扩张状态观测器和干扰补偿策略对变绳长双摆桥式吊车系统的不确定因素进行估计和补偿，得到自抗扰控制器；
驱动模块，用于利用所述自抗扰控制器，确定出作用在台车上的驱动力和使负载升降的拉力，用于驱动双摆桥式吊车运动以完成控制目标。
7.如权利要求6所述的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法，其特征在于，所述补偿模块具体用于：采用微分跟踪器为系统期望的平坦输出安排平稳的过渡过程，设计扩张状态观测器对变绳长双摆桥式吊车系统的状态变量和干扰项进行估计，利用反馈控制律和干扰补偿策略对干扰项进行补偿。
8.如权利要求6所述的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法，其特征在于，还包括：采集模块，用于实时采集变绳长双摆桥式吊车的台车位置、吊绳长度、吊钩摆角和负载摆角，将其输入至自抗扰控制器中，得出作用在台车上的驱动力和使负载升降的拉力，实现控制目标。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至5任一所述的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至5任意一项所述的变绳长双摆桥式吊车自抗扰控制方法的步骤。
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|---|---|
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