Скоростной пд-регулятор с широкими робастными свойствами для управления мостовым краном

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматривается управление тележкой мостового крана в задаче перемещения груза по одной горизонтальной оси в заданную точку с демпфированием угловых колебаний и возможностью парирования внешних возмущений, например, ветровых, с обеспечением заданных качественных характеристик. Предполагается, что кран оборудован сервоприводом, способным достаточно быстро отследить заданную скорость перемещения тележки. Это соответствует использованию современных асинхронных сервоприводов. Берется во внимание автоматизированная система управления, предполагающая наличие оператора крана. Предлагается построение ПД-регулятора, формирующего заданную скорость тележки. Он строится на основе линеаризованной одномаятниковой модели перемещения груза в зависимости от скорости тележки. Включает в себя пропорциональную часть по ошибке линейного перемещения тележки крана и дифференциальную часть по углу отклонения подвеса от вертикали с низкочастотной фильтрацией. Обоснование синтеза параметров ПД-регулятора предлагается поэтапно, путем рассмотрения четырех его вариантов. Особенностью выбора параметров ПД-регулятора является то, что все они основываются на паспортных данных крана и привода, на заданных качественных показателях переходного процесса, а также на расстоянии перемещения груза. Замкнутая система управления при фиксированной настройке обладает робастными свойствами в очень широкой области вариации параметров крана и груза, покрывающей возможные режимы использования крана на практике, способна парировать внешние возмущения. Приводятся результаты модельных исследований.

Об авторах

Сергей Петрович Круглов

ФГБОУ ВО Иркутский государственный университет путей сообщения

Email: kruglov_s_p@mail.ru
Иркутск

Список литературы

  1. ГЕРМАН-ГАЛКИН С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное по-собие. – СПб.: КОРОНА принт, 2010. – 320 с.
  2. ГОСТ 1575-81. Краны грузоподъемные. Ряды основных параметров. − М.: Издательство стандартов, 1987.
  3. ГОСТ 3332-54. Краны мостовые электрические общего назначения грузоподъёмностью от 5 до 50 т среднего и тяжелого режимов работы. Основные параметры и размеры. − М: Издательство стандартов, 1974.
  4. ЕНИН С.С. Совершенствование системы управления электроприводами мостового крана для демпфирования колебаний подвешенного груза. Дисс. канд. техн. наук. – Магнитогорск: Магнитогорский ГТУ им. Г.И. Носова, 2020. – 150 с. – URL: https://www.dissercat.com/content/sovershenstvovanie-sistemy-upravleniya-elektroprivodami-mostovogo-krana-dlya-dempfirovaniya (дата обращения 05.06.2023).
  5. КРУГЛОВ С.П., АКСАМЕНТОВ Д.Н. Адаптивное управ-ление мостовым краном по скорости перемещения те-лежки // Доклады ТУСУР. – 2022. – Т. 25, № 1. – С. 86–92.
  6. КРУГЛОВ С.П., КОВЫРШИН С.В. Идентификационное скоростное управление мостовым краном с сокращен-ной моделью переноса груза // Проблемы управления. – 2023. − №4. – С. 28–37.
  7. ПАХОМОВ А.Н., ФЕДОРЕНКО А.А., ЧЕРТЫКОВ П.Н. Модальное управление асинхронным электроприводом тележки мостового крана с наблюдающим устрой-ством // Журн. Сиб. федер. ун-та. Техника и технологии. – 2022. − №15(5). − С. 583–592.
  8. ПЕРВОЗВАНСКИЙ А.А. Курс теории автоматического управления. Учеб. пособие для вузов. − СПб: Лань, 2023. − 616 с.
  9. РОГОВА Н.С., ЮРКЕВИЧ В.Д. Разработка алгоритмов управления для перемещения груза портальным краном // Сборник научных трудов НГТУ. – 2017. − №2 (88). − С. 7–18.
  10. САБЛИНА Г.В., ХОДАКОВА Д.И. Разработка алго-ритма стабилизации системы «подвешенный груз» // Сборник научных трудов НГТУ. – 2009. − №3(57). − С. 33–40.
  11. Сайт компании ООО «Зетек»: https://www.servosystem.ru/catalog/servotekhnika_i_servoprivod/ (дата обращения: 25.09.2023).
  12. ТЕРЕХОВ В.М., ОСИПОВ О.И. Системы управления электроприводов. Учебник для студ. высш. учеб. заведе-ний / Под ред. В.М. Терехова. 2-е изд. − М.: Издатель-ский центр «Академия», 2006. − 304 с.
  13. ФРАНЦУЗОВА Г.А., ВОСТРИКОВ А.С. Особенности синтеза ПИД-регулятора для нелинейного объекта вто-рого порядка // Автометрия. – 2019. – Т. 55, №4. − С. 57–64.
  14. ENIN S. OMELCHENKO E., MAKSIMOV I. Crane Anti-Sway Control System Algorithm // IEEE Russian Workshop on Power Engineering and Automation of Metallurgy Indus-try: Research & Practice – 2019 (PEAMI–2019), Magnito-gorsk, Russia. − 2019. − P. 54–58.
  15. FADLALLA A.A.M., HASSAN M. Dynamic Modeling and Feedback Linearization Control of a 3-D Overhead Gantry Crane System // IEEE Int. IOT, Electronics and Mechatronics Conference – 2021 (IEMTRONICS–2021), Toronto, ON, Canada. – 2021. − P. 1–6.
  16. HUANG W., ZHANG M., SUN F., ZHANG J. et al. Saturat-ed PD with sliding mode control method for 4-DOF tower crane systems // IEEE Int. Conf. on Real-time Computing and Robotics – 2021 (RCAR–2021), Xining, China. – 2021. – P. 96–100.
  17. JAAFAR H.I., MOHAMED Z., MOHD SUBHA N.A., HU-SAIN A.R. 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.
  18. KISS B., LEVINE J., MULLHAUPT P. A simple output feed-back PD controller for nonlinear cranes // Proc. of the 39th IEEE Conference on Decision and Control (Cat. No.00CH37187), Sydney, NSW, Australia. – 2000. − Vol. 5. − P. 5097–5101.
  19. MOHAMED K.T., ABDEL-RAZAK M.H., HARAZ E.H., ATA A.A. Fine tuning of a PID controller with inlet deriva-tive filter using Pareto solution for gantry crane systems // Alexandria Engineering Journal. – 2021. – Vol. 61, No. 9. – P. 6659–6673.
  20. PAPADOPOULOS A.-A.D., ROMPOKOS A.A., ALEXAN-DRIDIS A.T. Nonlinear and observer-based PD position and sway control of convey-crane systems // 24th Mediterra-nean Conference on Control and Automation – 2016 (MED–2016), Athens, Greece. – 2016. − P. 696–700.
  21. RAMLI L., MOHAMED Z., ABDULLAHI A.M., JAAFAR H.I. et al. Control strategies for crane systems: A comprehensive review // Mechanical Systems and Signal Processing. – 2017. − Vol. 95. − P. 1–23.
  22. YANG T., SUN N., CHEN H., FANG Y. Observer-Based Nonlinear Control for Tower Cranes Suffering From Uncer-tain Friction and Actuator Constraints with Experimental Verification // IEEE Trans. on Industrial Electronics. − 2021. − Vol. 68, No. 7. − P. 6192–6204.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).