桥式吊车

  在各类吊车中，桥式吊车最具代表性，应用也最为广泛。对于吊车系统而言，其所面临的最大问题在于台车运动及外界干扰(如风力等)引发的负载摆动，这不仅会降低整体的效率，影响负载在落吊过程中的精确放置操作，还可能引发碰撞而造成安全事故。在一些特殊的场合，如钢水包搬运，甚至期望能实现“无摆”运送，以防止高温钢水溢溅。

1.1 研究挑战

• 欠驱动特性，即控制输入个数少于系统自由度个数。仅能操纵台车的水平运动和负载的升/落吊运动，而无法直接对负载的空间摆动施加控制。如何实现以“少”控“多”，是控制方法设计的最根本的需求

• 非线性、强耦合。吊车系统的各状态之间相互耦合，台车的水平运动及吊绳的伸缩会不可避免地引发负载的空间摆动

• 状态与控制约束。受制于物理约束，台车运行速度/加速度、摆角幅值、控制输入等必须保持在特定范围内。如何在状态与控制受限的情况下实现高性能控制，极具挑战

1.2 研究成果

• 提出了多种轨迹规划算法及非线性控制方法，大幅提高了桥式吊车系统的控制性能与工作效率

• 搭建了3代实验样机平台，联合天津起重设备有限公司搭建了一台32吨级自动工业吊车

• 在Automatica、IEEE Transactions上发表高水平学术论文10余篇。获2016年中国自动化学会优秀博士论文奖、2017年吴文俊人工智能自然科学一等奖、2017年天津市专利奖-金奖、2018年中国高校科技成果交易会“优秀项目展示奖”、2013年关肇直奖提名奖等奖励

• 受理中国发明专利6件

• 注重理论与实践相结合，在吊车控制应用方面，相比当前主流的闭环反馈控制方法，提出的基于相平面几何分析的轨迹规划控制技术(经国家起重运输机械质量监督检验中心检测)可使运送效率提高77%以上，在行程6米时，最大定位误差不超过5毫米，摆角不超过1度

     

1.3 实验视频