摘要
随着海洋工程的快速发展，海上起重机被广泛应用于各种关键的海上作业中，比如风力涡轮机叶片的精确安装。然而，这类起重机具有高度耦合的三维空间动力学特性、不确定的负载质量，同时还容易受到强烈海浪干扰的影响，这些都给实现快速、精准的负载运输以及有效的抗摆动性能带来了巨大挑战。为了解决这些问题，本文提出了一种基于能量的智能耦合控制策略，该策略结合了模糊逻辑和自适应重力补偿技术，适用于5自由度的海上起重机。首先，为了解决严重的欠驱动问题并促进自然能量耗散，本文设计了一组新的误差耦合变量，将主动控制的起重机结构与未被控制的负载摆动动态有机地联系起来。接着，设计了一种自适应重力补偿机制，能够实时估算不确定的负载质量，从而无需依赖精确的先验数学模型。随后，为了应对复杂的外部环境干扰以及未建模的内部动态，本文基于通用逼近定理开发了一种针对性的模糊观测器，以实现强大的实时扰动补偿功能。最后，通过李雅普诺夫方法和拉萨尔不变性原理，严格证明了闭环系统渐近稳定的充分条件。大量的对比仿真结果表明，所提出的方法显著提升了海上起重机在不同负载条件及持续海浪干扰下的运行精度、抗摆动能力以及安全性。
