A stability control method and system for an offshore crane having double-pendulum characteristics, comprising: creating a dynamic model of a double-pendulum offshore crane; introducing state variables of the elevation angle of the boom, the length of the rope from the center of gravity of the hook to the boom tip, the swing angle of the hook, and the swing angle of a hanging object to convert the dynamic model into a new dynamic model; defining the mechanical energy of the double-pendulum offshore crane, and obtaining, according to a derivative of the mechanical energy and the new dynamic model, a nonlinear controller with control signals bounded; and implementing stability control of an offshore crane having double-pendulum characteristics by the controller. In the method and system, disturbances caused by roll motion and heave motion of a ship body and the saturation of an actuator are taken into full consideration, a nonlinear controller with control signals bounded is designed, and the controller still has strong robustness when facing a non-zero initial swing angle, an external disturbance, sea wind interference, and a complicated ship motion.
L'invention concerne un procédé et un système de commande de stabilité pour une grue en mer ayant des caractéristiques à double pendule, comprenant : créer un modèle dynamique d'une grue en mer à double pendule ; introduire des variables d'état de l'angle d'élévation de la flèche, de la longueur de la corde du centre de gravité du crochet à la pointe de flèche, de l'angle d'oscillation du crochet, et de l'angle d'oscillation d'un objet suspendu pour convertir le modèle dynamique en un nouveau modèle dynamique ; définir l'énergie mécanique de la grue en mer à double pendule, et obtenir, en fonction d'une dérivée de l'énergie mécanique et du nouveau modèle dynamique, un dispositif de commande non-linéaire avec des signaux de commande liés ; et mettre en œuvre une commande de stabilité d'une grue en mer ayant des caractéristiques à double pendule par le dispositif de commande. Dans le procédé et le système, des perturbations provoquées par un mouvement de roulis et un mouvement de pilonnement d'un corps de navire et la saturation d'un actionneur sont prises en considération complète, un dispositif de commande non-linéaire avec des signaux de commande liés est conçu, et le dispositif de commande a toujours une forte robustesse lorsqu'il fait face à un angle d'oscillation initial non-nul, une perturbation externe, une interférence de vent de mer et un mouvement de navire compliqué.
一种具有双摆特性的海上起重机稳定控制方法及系统,包括:建立双摆海上起重机的动力学模型;引入吊臂的仰角、吊钩重心到吊臂顶端之间的缆绳长度、吊钩的摆角以及吊物的摆角状态变量,将动力学模型转换为新的动力学模型;定义双摆海上起重机的机械能,根据机械能的导数以及新的动力学模型,得到控制信号有界的非线性控制器;通过控制器实现对具有双摆特性的海上起重机的稳定控制。本方法及系统充分考虑船体横摇运动和升沉运动引起的扰动以及执行器的饱和问题,设计了控制信号有界的非线性控制器,在面对非零初始摆角、外部扰动、海风干扰以及复杂船体运动时,控制器仍然具有很强的鲁棒性。
STABILITY CONTROL METHOD AND SYSTEM FOR OFFSHORE CRANE HAVING DOUBLE-PENDULUM CHARACTERISTICS
PROCÉDÉ ET SYSTÈME DE COMMANDE DE STABILITÉ POUR GRUE EN MER AYANT DES CARACTÉRISTIQUES À DOUBLE PENDULE
具有双摆特性的海上起重机稳定控制方法及系统
2021-06-17
Patent
Electronic Resource
Chinese
European Patent Office | 2021
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