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申请/专利权人：南开大学;山东鲁能特种设备检验检测有限公司

申请日：2024-01-12

公开（公告）日：2024-08-30

公开（公告）号：CN117699663B

专利技术分类：.控制系统或装置（专用于钢绳，钢缆或链条卷扬机构的入B66D1/40）[2006.01]

专利摘要：本发明涉及智能塔式吊车领域，提供了一种基于操作意图识别的起重机控制方法与系统。系统包括塔吊实验平台包括支柱，支柱上端设有旋臂，旋臂上设有小车，小车底部连接吊绳的一端，另一端连接分布式质量负载；控制器，包括第一MPC控制器和第二MPC控制器，第一MPC控制器，用于对接收的操作指令进行处理，结合传感器采集的数据，输出控制小车旋臂运动的控制指令；第二MPC控制器用于对接收的操作指令进行处理，结合小车旋臂的当前位置，生成目标位置参考轨迹，以成本函数最小为目标，输出控制小车旋臂定位的控制指令，并将控制小车旋臂运动的控制指令和控制小车旋臂定位的控制指令发送到执行器，以完成相应指令的执行。

专利权项：1.一种基于操作意图识别的起重机控制系统，其特征在于，包括：塔吊实验平台、传感器、控制器和执行器，所述传感器安装在塔吊实验平台上，所述塔吊实验平台包括支柱，所述支柱上端设有绕支柱旋转的旋臂，所述旋臂上设有沿旋臂移动的小车，所述小车底部连接吊绳的一端，吊绳的另一端连接分布式质量负载；所述传感器包括角度传感器、位移传感器和视觉传感器，所述角度传感器分别安装于小车下方的吊绳上、吊绳靠近分布式质量负载处以及旋臂下方，所述位移传感器安装在小车上，所述视觉传感器安装在小车底部；所述控制器，包括第一MPC控制器和第二MPC控制器，所述第一MPC控制器，用于对接收的操作指令进行处理，结合传感器采集的数据，输出控制小车旋臂运动的控制指令；所述第二MPC控制器用于对接收的操作指令进行处理，结合小车旋臂的当前位置，生成目标位置参考轨迹，以成本函数最小为目标，输出控制小车旋臂定位的控制指令，并将控制小车旋臂运动的控制指令和控制小车旋臂定位的控制指令发送到执行器，以完成相应指令的执行；所述成本函数为： 其中，表示输入矩阵，为系数矩阵，、为权重矩阵，为参考轨迹矩阵，为k时刻系统状态矩阵；所述控制器还包括切换模块，所述切换模块用于根据接收的操作指令，将由第一MPC控制器控制切换为由第二MPC控制器控制；切换模块实现方式如下： 其中，为时刻第一MPC控制器的控制量，为时刻第一MPC控制器的控制量，为预设参数，为时刻后第二MPC控制器的控制量；在时刻，系统由第一MPC控制器切换到第二MPC控制器；当转移条件函数的值等于0时，定义该时刻为，然后将第一MPC控制器切换到第一MPC控制器；在第一MPC控制器和第二MPC控制器控制过程中，分布式质量负载摆动角度小于设定的阈值范围；具体的，将负载摆动角度的限制转换为控制输入的限制： 其中，为小车质量，为负载质量，为允许的小车最大加速度，为允许的负载最大摆角。

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