Способ идентификационного управления мостовым краном с новым расположением совмещенного датчика линейного ускорения и угловой скорости
- Авторы: Круглов С.П1, Ковыршин С.В1, Буторин Д.В1
-
Учреждения:
- ФГБОУ ВО «Иркутский государственный университет путей сообщения»
- Выпуск: № 4 (2024)
- Страницы: 61-73
- Раздел: Управление техническими системами и технологическими процессами
- URL: https://journal-vniispk.ru/1819-3161/article/view/272866
- DOI: https://doi.org/10.25728/pu.2024.4.5
- ID: 272866
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Рассмотрен способ автоматизации управления мостовым краном при текущей неопределенности его параметров, параметров переносимого груза и внешних возмущений. Целью управления является перемещение груза в горизонтальной плоскости в точку, обеспечивающую итоговую доставку груза в назначенное место с одновременным парированием угловых колебаний подвеса и обеспечением заданных динамических характеристик. Для этого применен подход, основанный на схеме управления с алгоритмом текущей параметрической идентификации, неявной эталонной модели и «упрощенных» условиях адаптируемости с нацеленностью на непосредственное отслеживание перемещения груза. Закон управления формирует заданную скорость тележки, отрабатываемую сервоприводом. При выборе параметров закона управления используются паспортные данные крановой установки. В отличие от ранее опубликованных работ по этой тематике предлагается решение, которое является более простым, надежным в эксплуатационном плане и менее дорогостоящим. Это достигается расположением совмещенного датчика, включающего акселерометр и датчик угловой скорости, на тросе подвеса около тележки крана, использованием алгоритмического решения, не требующего предварительного вычисления дрейфа датчика угловой скорости, и более эффективной процедуры текущей параметрической идентификации. Приведены результаты компьютерного моделирования, подтверждающие указанное. Аналогичный пример был реализован и на экспериментальной установке.
Об авторах
С. П Круглов
ФГБОУ ВО «Иркутский государственный университет путей сообщения»
Email: kruglov_s_p@mail.ru
г. Иркутск, Россия
С. В Ковыршин
ФГБОУ ВО «Иркутский государственный университет путей сообщения»
Email: sergkow@mail.ru
г. Иркутск, Россия
Д. В Буторин
ФГБОУ ВО «Иркутский государственный университет путей сообщения»
Email: den_butorin@mail.ru
г. Иркутск, Россия
Список литературы
- Jaafar, H.I., Mohamed, Z., MohdSubha, N.A., et al. Efficient Control of a Nonlinear Double-Pendulum Overhead Crane with Sensorless Payload Motion Using an Improved PSO-Tuned PID Controller // Journal of Vibration and Control. − 2018. – No. 25(4). − P. 907–921.
- Fadlalla, A.A.M., Hassan M. Dynamic Modeling and Feedback Linearization Control of a 3-D Overhead Gantry Crane System // Proceedings of 2021 IEEE International IOT, Electronics and Mechatronics Conference (IEMTRONICS). – Toronto, ON, Canada, 2021. − P. 1–6.
- Патент RU 2676210 C1 Устройство и способ управления раскачиванием груза, подвешенного на подъемном устройстве: № 2016125496: заявл. 06.11.2014: опубл. 26.12.2018, Бюл. № 36 / Саварези С.М., Винати Ф., Винати С.B. и др. [Patent RU 2676210 C1 Ustroistvo i sposob upravleniya raskachivaniem gruza, podveshennogo na pod"emnom ustroistve: № 2016125496: zayavl. 06.11.2014: opubl. 26.12.2018, Byul. no. 36 / Savarezi, S.M., Vinati, F., Vinati, S.B., et al. (In Russian)]
- Антипов А.С., Краснова С.А. Система стабилизации положения тележки крана с использованием сигмоидальной функции // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2019. − Т. 20, № 10. − С. 609–614. [Antipov, A.S., Krasnova, S.A. Stabilization System of Convey-crane Position Via Sigmoidal Function // Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. − 2019. − Vol. 20, no. 10. − P. 609–614. (InRussian)]
- Wu, X., Xu, K., Lei, M., He, X. Disturbance-Compensation-Based Continuous Sliding Mode Control for Overhead Cranes with Disturbances // IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. – 2020. – Vol. 17, no. 4. − P. 2182–2189.
- Drag, L. Model of an Artificial Neural Network for Optimization of Payload Positioning in Sea Waves // Ocean Engineering. – 2016. – Vol. 115. – P. 123–134.
- Qiang, H.Y., Sun, Y.G., Lyu, J.C., and Dong, D.S. Anti-Sway and Positioning Adaptive Control of a Double-Pendulum Effect Crane System with Neural Network Compensation // Frontiers in Robotics and AI. − 2021. – Vol. 8, art. no. 639734.
- Guo, W., Liu, D., Yi, J., Zhao, D. Passivity-based-control for double-pendulum-type overhead cranes // Proceedings of IEEE region 10 annual international conference. − Chiang Mai, Thailand, 2004. − P. 546−549.
- Sun, N., Fang, Y., Wu, Y., and Chen, H. Adaptive Positioning and Swing Suppression Control of Underactuated Cranes Exhibiting Double-Pendulum Dynamics: Theory and Experimentation // Proceedings of 31st Youth Academic Annual Conference of Chinese Association of Automation. – Wuhan, China, 2016. − P. 87–92.
- Круглов С.П., Ковыршин С.В., Аксаментов Д.Н. Адаптивное управление двухмаятниковым подвесом мостового крана // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2022. – Т. 23, № 9. – C. 451–461. [Kruglov, S.P., Kovyrshin, S.V., Aksamentov, D.N. Adaptive Control of Two-Pendulum Suspension of Overhead Crane // Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. – 2022. – Vol. 23, no. 9. – P. 451-461. (In Russian)]
- Круглов С.П., Ковыршин С.В. Идентификационное скоростное управление мостовым краном с сокращенной моделью переноса груза. Проблемы управления. – 2023. − № 4. − С. 28–37. [Kruglov, S.P., and Kovyrshin, S.V. Identification-Based Speed Control of an Overhead Crane with a Reduced Cargo Transfer Model // Control Sciences. – 2023. – No. 4. – P. 25–33.]
- Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. – СПб.: КОРОНА-Принт, 2010. – 320 с. [German-Galkin, S.G. Komp'yuternoe modelirovanie poluprovodnikovykh sistem v MATLAB 6.0: Uchebnoe posobie. – SPb.: KORONA-Print, 2010. – 320 s. (In Russian)]
- Черноусько Ф.Л., Ананьевский И.М., Решмин С.А. Методы управления нелинейными механическими системами. − М.: Физматлит, 2006. − 328 с. [Chernous'ko, F.L., Anan'evskii, I.M., Reshmin S.A. Metody upravleniya nelineinymi mekhanicheskimi sistemami. − M.: Fizmatlit, 2006. − 328 s. (In Russian)]
- Жегульский В.П., Лукашук О.А.Проектирование, конструирование и расчет механизмов мостовых кранов: учебное пособие / под ред. Г.Г. Кожушко. − Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2016. − 184 с. [Zhegul'skii, V.P., Lukashuk, O.A. Proektirovanie, konstruirovanie i raschet mekhanizmov mostovykh kranov: uchebnoe posobie / pod red. G.G. Kozhushko. − Ekaterinburg: Izd-vo Ural. un-ta, 2016. − 184 s. (In Russian)]
- Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления. Учеб. пособие для вузов. − СПб: Лань. − 2015. − 624 с. [Pervozvanskii, A.A. Kurs teorii avtomaticheskogo upravleniya. Ucheb. Posobie dlya vuzov. − SPb: Lan'. − 2015. − 624 s. (In Russian)]
- Нормативы времени на погрузочно-разгрузочные работы, выполняемые на железнодорожном, водном и автомобильном транспорте. – URL: https://legalacts.ru/doc/normativy-vremeni-na-pogruzochno-razgruzochnye-raboty-vypolnjaemye-na/?ysclid=lupk0hbixq562099001 (дата обращения 07.04.2024). [Normativy vremeni na pogruzochno-razgruzochnye raboty, vypolnyaemye na zheleznodorozhnom, vodnom I avtomobil'nom transporte. – URL: https://legalacts.ru/doc/normativy-vremeni-na-pogruzochno-razgruzochnye-raboty-vypolnjaemye-na/?ysclid=lupk0hbixq562099001 (accessed April 7, 2024). (In Russian)]
- Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя: Пер. с англ. / Под ред. Я.З. Цыпкина. − М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. лит. − 1991. − 432 с. [Ljung, L. System Identification: Theory for the User. – Prentice Hall PTR, 1987. − 544 p.]
- Круглов С.П. Адаптивная автоматизация пилотирования самолетом на больших углах атаки на основе упрощенных условий адаптируемости. − Иркутск: ИФ МГТУ ГА. − 2012. − 248 с. [Kruglov, S.P. Adaptivnaya avtomatizatsiya pilotirovaniya samoletom na bol'shikh uglakh ataki na osnove uproshchennykh uslovii adaptiruemosti. − Irkutsk: IF MGTU GA. − 2012. − 248 s. (InRussian)].
- ГОСТ 3332-54. Краны мостовые электрические общего назначения грузоподъемностью от 5 до 50 т среднего и тяжелого режимов работы. Основные параметры и размеры. − М: Издательство стандартов, 1974. [GOST 3332-54. Krany mostovye ehlektricheskie obshchego naznacheniya gruzopod"emnost'yuot 5 do 50 t srednego i tyazhelogorezhimovraboty. Osnovnye parametry i razmery. − M: Izdatel'stvo standartov, 1974. (In Russian)]
- MPU-6000 and MPU-6050 Product Specification Revision 3.4 – Sunnyvale, CA: InvenSense, Inc., 2013. – URL: https://invensense.tdk.com/wp-content/uploads/2015/02/MPU-6000-Datasheet1.pdf (accessed April 5, 2024).
- Ковыршин С.В., Круглов С.П., Буторин Д.В., Коденев К.Ф. Экспериментальная установка для разработки и исследования алгоритмов успокоения груза на кранах мостового типа с системой управления на основе промышленных элементов // Электронный научный журнал «Молодая наука Сибири». – 2023. − № 3 (21). – URL: https://ojs.irgups.ru/index.php/mns/article/view/1503 (дата обращения 07.04.2024). [Kovyrshin, S.V., Kruglov, S.P., Butorin, D.V., Kodenev, K.F. Ehksperimental'naya ustanovka dlya razrabotki i issledovaniya algoritmov uspokoeniya gruza na kranakh mostovogo tipa s sistemoi upravleniya na osnove promyshlennykh ehlementov // Ehlektronnyinauchnyizhurnal «MolodayanaukaSibiri» – 2023. – No. 3 (21). – URL: https://ojs.irgups.ru/index.php/mns/article/view/1503 (accessed April 7, 2024). (In Russian)]
Дополнительные файлы
