【摘 要】
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在桥式吊车作业过程中，负载升降使吊绳长度转变为状态变量，极易导致负载大幅摆动。为使吊车系统平稳安全高效运行，利用sigmoid函数构造光滑连续且包含加速、匀速、减速全过程、高阶可微、能满足实际物理约束的新型加速度轨迹；根据微分平坦理论，将台车位移与负载摆动复合，构建负载升降工况下的微分平坦输出模型。为保证平坦输出变量沿着期望参考轨迹平稳运行，设计轨迹跟踪控制器，实现升降工况下负载摆角和位移的一体化
【基金项目】
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湖南省自然科学基金资助项目（2021JJ30847）～～；
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在桥式吊车作业过程中，负载升降使吊绳长度转变为状态变量，极易导致负载大幅摆动。为使吊车系统平稳安全高效运行，利用sigmoid函数构造光滑连续且包含加速、匀速、减速全过程、高阶可微、能满足实际物理约束的新型加速度轨迹；根据微分平坦理论，将台车位移与负载摆动复合，构建负载升降工况下的微分平坦输出模型。为保证平坦输出变量沿着期望参考轨迹平稳运行，设计轨迹跟踪控制器，实现升降工况下负载摆角和位移的一体化控制。为提高系统抵抗参数摄动、外部干扰的能力，将扩张状态观测器嵌入到微分平坦控制器中，以观测和补偿系统的总和扰动，并对该控制器的稳定性进行理论分析。研究结果表明：吊车微分平坦跟踪控制能在负载升降及干扰工况下，使负载沿着期望轨迹快速到达目标位置，并有效抑制负载运输过程中的摆动。
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