具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

请参见图1，图1是本申请第一实施例提供的一种起重机系统的速度调节方法的示意流程图。本实施例中一种起重机系统的速度调节方法的执行主体为具有起重机系统的速度调节功能的设备，例如，服务器、台式电脑等等。如图1所示的起重机系统的速度调节方法可以包括：

S101：获取目标设备的预设给定速度和历史反馈控制输出值。

起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。在本实施例中，对起重机的类型并不做限制，统一称为目标设备。

设备获取目标设备的预设给定速度和历史反馈控制输出值。其中，历史反馈控制输出值是指相邻的上一次调节过程中使用的反馈控制输出值。

在目标设备每次启动时，设备会预先获取预设给定速度，预设给定速度可以由用户根据实际情况进行设置。在本实施例中，采用状态反馈控制法来实现防摇的目的，状态反馈控制法是通过当前反馈控制输出值来调节预设给定速度的，每次在进行调节时，都会获取到本次的当前反馈控制输出值。每次获取到的当前反馈控制输出值都作为下一次调节时的历史反馈控制输出值。

其中，设备中可以预先设置一个反馈控制器，反馈控制器可以理解为一个反馈控制的模型，其中预设了计算当前反馈控制输出值的规则，反馈控制器用于输出每次获取到的当前反馈控制输出值。

S102：根据所述预设给定速度和所述历史反馈控制输出值计算得到当前矫正速度。

设备根据预设给定速度和历史反馈控制输出值计算得到当前矫正速度。其中，设备中预先设置了预设状态观测模型，预设状态观测模型用于得到观测状态变量，预设状态观测模型的输入即为当前矫正速度。当前矫正速度为预设给定速度和历史反馈控制输出值之间的差值。具体来说，当前校正速度为u(t)，预设给定速度为v，历史反馈控制输出值为Kx(t)’。则u(t)＝v-Kx(t)’。

S103：将所述矫正速度输入预设状态观测模型进行处理，得到观测状态变量；所述观测状态变量包括运行速度、负载摆角和摆角角速度。

如S102中所描述，设备中预先设置了预设状态观测模型，预设状态观测模型用于得到观测状态变量，即对运行速度、负载摆角和摆角角速度这些观测状态变量进行预测，预设状态观测模型的输入即为当前矫正速度。

设备将矫正速度输入预设状态观测模型进行处理，得到观测状态变量，观测状态变量包括运行速度、负载摆角和摆角角速度。这里通过预设状态观测模型得到的运行速度、负载摆角和摆角角速度，都是在不额外增加角度传感器和编码器的前提下进行预测的。

所以，在构建预设状态观测模型时，可以根据整个起重机系统的起重机负载摆动模型来进行构建。构建预设状态观测模型时，设备获取起重机系统的负载摆动模型，并且获取负载摆动模型的状态空间矩阵；根据状态空间矩阵建立预设状态观测模型。

具体来说，这里将起重机系统看作一个整体，利用拉格朗日能量方程建立模型，并做适当的简化处理，得到状态空间表达式所示的起重机负载摆动模型，其中，起重机负载摆动模型中包括状态方程和输出方程：

其中，状态变量输入输出为y(t)，状态空间矩阵为：

t表示时间，

g表示重力加速度，

l表示绳长，

K_f表示摩擦系数，

表示目标设备的水平运行的速度，

表示目标设备的水平运行加速度，

θ表示负载摆角，

表示负载摆角的速度，

表示负载摆角的加速度。

这样获取到状态空间矩阵后，建立与状态空间矩阵相同的状态观测模型作为预设状态观测模型。

S104：根据所述观测状态变量和预设计算配置规则，计算得到当前反馈控制输出值。

设备中存储预设计算配置规则，用于计算得到当前反馈控制输出值，设备根据观测状态变量和预设计算配置规则，计算得到当前反馈控制输出值。其中，设备中可以设置一个状态反馈控制器，状态反馈控制器中存储预设计算配置规则，将观测状态变量作为状态反馈控制器的输入，状态反馈控制器对观测状态变量进行处理，得到当前反馈控制输出值。

具体来说，设备根据预设极点配置规则计算反馈控制增益矩阵，这里可以构建状态反馈闭环控制系统，状态反馈闭环控制系统的状态反馈控制器律为：

u(t)＝v-Kx(t)

其中，反馈控制增益矩阵为K＝[k₁ k₂ k₃]，k₁,k₂,k₃是需要计算的控制器参数，v是预设给定速度。Kx(t)为当前反馈控制输出值，是根据观测状态变量和反馈控制增益矩阵，计算得到的当前反馈控制输出值。设备得到当前反馈控制输出值后，就可以对预设给定速度进行调节，得到目标矫正速度。

具体来说，在计算反馈控制增益矩阵时，采用了极点配置法来计算反馈控制增益矩阵，极点配置就是使引入了状态反馈控制器后的闭环系统的极点处于理想的位置。计算的思路是先根据期望的性能指标，得到极点的理想位置，推出反馈控制增益矩阵。所以，设备获取理想状态下的理想极点，并且根据理想极点计算控制器参数，并且根据控制器参数确定反馈控制增益矩阵。

但是，现有的极点配置法并没有给出确定的、并在不同绳长下可以自适应获取控制器参数的计算规则，这样会导致在调节时，需要大量的前期数据作为支撑，会消耗大量资源，并且由于资源有限，并不能获取到最理想的数据。所以，为了解决上述问题，本实施例在获取理想状态下的理想极点时，设备获取理想状态下的系统阻尼比和自然频率，然后根据系统阻尼比和自然频率计算理想状态下的理想极点。这样，就可以自适应不同的绳长，无需大量的前期实验收集数据，节约资源。

具体来说，状态反馈控制器律为：u(t)＝v-Kx(t)

则闭环系统状态方程为：

获取闭环系统状态方程的特征多项式如下：

其中，λ为需要配置的闭环系统状态方程的实际闭环极点。

首先，设备确定起重机系统的理想状态下的系统阻尼比为ξ，如图2所示，图2为理想极点的零极点的示意图，那么取β＝45°，则ξ＝0.707；然后，根据典型二阶系统自然频率计算公式，确定理想系统自然频率式中根据输出的上升时间T_a确定了自然频率ω_n。其中，本实施例中通过绳长l来计算上升时间，上升时间具体可以采用如下公式进行计算：

假设闭环系统状态方程的理想极点形式为主导极点λ_1,2＝-a±bi，远极点λ₃＝-c，其中i为虚数符号，a＝ξω_n，则理想状态下的特征多项式为：

设备通过理想状态下的特征多项式和闭环系统状态方程的特征多项式可以计算得到k₁,k₂,k₃，从而确定控制器参数，并且根据控制器参数确定反馈控制增益矩阵。

具体来说，设备保持理想状态下的特征多项式和闭环系统状态方程的特征多项式一致，可以得到：

其中，本实施例在进行调节时的目的为当前速度需要达到预设给定速度，并且实现的稳定状态为负载摆角和摆角速度均等于0，所以，根据这一目标可以确定：k₁＝1。

根据k₁＝1可以计算得到从而确定k₂＝-l(a²+b²+2ac)+g+K_f，k₃＝-l(2a+c-1)+K_f。

设备得到k₁,k₂,k₃后，根据k₁,k₂,k₃，得到反馈控制增益矩阵K＝[k₁ k₂ k₃]。

S105：根据所述当前反馈控制输出值调节所述预设给定速度，得到目标矫正速度；所述目标矫正速度用于控制所述起重机系统。

设备在获取当前反馈控制输出值后，将当前反馈控制输出值作为反馈项直接调节预设给定速度，得到目标矫正速度，其中，目标矫正速度用于控制起重机系统。

在调节过程中，设备可以实时获取目标设备的当前速度、当前负载摆角和当前摆角速度；当当前速度与预设给定速度一致，并且当前负载摆角和当前摆角速度均等于0时，说明当前的状态稳定，没有摇摆，实现了起重机系统的防摇的目标，那么设备可以结束调节。

本申请实施例中，获取目标设备的预设给定速度和历史反馈控制输出值；根据预设给定速度和历史反馈控制输出值计算得到当前矫正速度；将矫正速度输入预设状态观测模型进行处理，得到观测状态变量；根据观测状态变量和预设计算配置规则，计算得到当前反馈控制输出值；根据当前反馈控制输出值调节所述预设给定速度，得到目标矫正速度。上述方法，不需要通过大量仿真或实际测试来得到大量的数据，每次系统工作前，就可以直接计算得到当前反馈控制输出值，从而调节预设给定速度，有效的抑制起重机因加减速引起的摆动。大大减少了工作量以及投入成本，并且，这种方法提供了一个确定的、适用性高的计算规则，提升了适用性。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

请参见图3，图3是本申请第二实施例提供的起重机系统的速度调节装置的示意图。包括的各单元用于执行图1对应的实施例中的各步骤。具体请参阅图1对应的实施例中的相关描述。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。参见图3，起重机系统的速度调节装置3包括：

第一获取单元310，用于获取目标设备的预设给定速度和历史反馈控制输出值；

第一计算单元320，用于根据所述预设给定速度和所述历史反馈控制输出值计算得到当前矫正速度；

第一处理单元330，用于将所述矫正速度输入预设状态观测模型进行处理，得到观测状态变量；所述观测状态变量包括运行速度、负载摆角和摆角角速度；

第二计算单元340，用于根据所述观测状态变量和预设计算配置规则，计算得到当前反馈控制输出值；

调节单元350，用于根据所述当前反馈控制输出值调节所述预设给定速度，得到目标矫正速度；所述目标矫正速度用于控制所述起重机系统。

进一步地，所述起重机系统的速度调节装置3，还包括：

第二获取单元，用于获取所述起重机系统的负载摆动模型，并且获取所述负载摆动模型的状态空间矩阵；

第二处理单元，用于根据所述状态空间矩阵建立预设状态观测模型。

进一步地，所述第二计算单元340，具体用于：

根据预设极点配置规则计算反馈控制增益矩阵；

根据所述观测状态变量和所述反馈控制增益矩阵，计算得到当前反馈控制输出值。

进一步地，所述第二计算单元340，具体用于：

获取理想状态下的理想极点；

根据所述理想极点计算控制器参数，并且根据所述控制器参数确定反馈控制增益矩阵。

进一步地，所述第二计算单元340，具体用于：

获取所述理想状态下的系统阻尼比和自然频率；

根据所述系统阻尼比和所述自然频率计算理想状态下的理想极点。

进一步地，所述起重机系统的速度调节装置3，还包括：

第三获取单元，用于获取所述目标设备的当前速度、当前负载摆角和当前摆角速度；

第三处理单元，用于当所述当前速度与所述预设给定速度一致，并且所述当前负载摆角和所述当前摆角速度均等于0时，结束调节。

图4是本申请第三实施例提供的起重机系统的速度调节设备的示意图。如图4所示，该实施例的起重机系统的速度调节设备4包括：处理器40、存储器41以及存储在所述存储器41中并可在所述处理器40上运行的计算机程序42，例如起重机系统的速度调节程序。所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各个起重机系统的速度调节方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至105。或者，所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示模块310至350的功能。

示例性的，所述计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器41中，并由所述处理器40执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序42在所述起重机系统的速度调节设备4中的执行过程。例如，所述计算机程序42可以被分割成第一获取单元、第一计算单元、第一处理单元、第二计算单元、调节单元，各单元具体功能如下：

第一获取单元，用于获取目标设备的预设给定速度和历史反馈控制输出值；

第一计算单元，用于根据所述预设给定速度和所述历史反馈控制输出值计算得到当前矫正速度；

第一处理单元，用于将所述矫正速度输入预设状态观测模型进行处理，得到观测状态变量；所述观测状态变量包括运行速度、负载摆角和摆角角速度；

第二计算单元，用于根据所述观测状态变量和预设计算配置规则，计算得到当前反馈控制输出值；

调节单元，用于根据所述当前反馈控制输出值调节所述预设给定速度，得到目标矫正速度；所述目标矫正速度用于控制所述起重机系统。

所述起重机系统的速度调节设备可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是起重机系统的速度调节设备4的示例，并不构成对起重机系统的速度调节设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述起重机系统的速度调节设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器41可以是所述起重机系统的速度调节设备4的内部存储单元，例如起重机系统的速度调节设备4的硬盘或内存。所述存储器41也可以是所述起重机系统的速度调节设备4的外部存储设备，例如所述起重机系统的速度调节设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，所述起重机系统的速度调节设备4还可以既包括所述起重机系统的速度调节设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器41用于存储所述计算机程序以及所述起重机系统的速度调节设备所需的其他程序和数据。所述存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

本申请实施例还提供了一种网络设备，该网络设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。