Điều khiển giảm dao động cầu trục con lắc đôi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Điều khiển giảm dao động cầu trục lắc đôi NGUYỄN TẤN MINH MINH.NT202016M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Giảng viên hướng dẫn: TS Đỗ Trọng Hiếu Trường: Điện-Điện Tử HÀ NỘI, 3/2022 Chữ ký GVHD MỤC LỤC CHƯƠNG NGUYÊN LÝ, CẤU TẠO CỦA CẦU TRỤC VÀ BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN 1.1 Khái niệm cầu trục 1.1.1 Cấu tạo cầu trục 1.1.2 Phân loại cầu trục 1.1.3 Hiện tượng dao động cầu trục 1.2 Các toán điều khiển cho cầu trục quan tâm 1.3 Kết luận CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC CỦA CẦU TRỤC DẠNG CON LẮC ĐÔI 2.1 Mơ hình hóa cầu trục lắc đơi 2.2 Mơ mơ hình phần mềm Matlab/Simulink 2.3 Kết luận 10 CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 11 3.1 Phương pháp điều khiển Input Shaping 11 3.2 Tính bền vững phương pháp Input Shaping 13 3.2.1 Cách tiếp cận phương pháp cộng véctơ 14 3.3 Bộ điều khiển loại bỏ nhiễu chủ động ADRC 20 3.4 Thiết kế điều khiển 22 3.5 3.4.1 Điều khiển vị trí xe cầu 22 3.4.2 Điều khiển giảm dao động 23 Kết luận 24 CHƯƠNG MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG BỘ ĐIỀU KHIỂN 25 4.1 Thông số cầu trục: 25 4.2 Thông số điều khiển 25 4.3 Mô kiểm chứng điều khiển thiết kế với điều khiển PID 26 4.3.1 Trường hợp một: Tải trọng 5kg 26 4.3.2 Trường hợp hai: Giảm khối lượng tải trọng xuống 2kg giữ nguyên thông số điều khiển 28 4.3.3 Trường hợp ba: Tăng khối lượng tải trọng lên 20kg giữ nguyên thông số điều khiển 30 4.4 4.3.4 Trường hợp bốn: Xét đến tác động nhiễu đầu vào 33 4.3.5 Nhận xét 36 Mô kiểm chứng điều khiển thiết kế với điều khiển LADRC 36 4.4.1 Trường hợp một: Tải trọng 5kg 37 4.4.2 Trường hợp hai: Giảm khối lượng tải trọng xuống 2kg giữ nguyên thông số điều khiển 39 4.4.3 Trường hợp ba: Tăng khối lượng tải trọng lên 10kg giữ nguyên thông số điều khiển 41 4.4.4 4.5 Nhận xét 44 Kết hợp phương pháp khác vào tạo dạng đầu vào 44 4.5.1 Trường hợp một: Tải trọng 5kg 45 4.5.2 Trường hợp hai: Giảm khối lượng tải trọng xuống 2kg giữ nguyên thông số điều khiển 47 4.5.3 Trường hợp ba: Tăng khối lượng tải trọng lên 10kg giữ nguyên thông số điều khiển 49 4.5.4 4.6 Nhận xét 51 Kết luận 51 CHƯƠNG KẾT LUẬN 53 5.1 Kết luận 53 5.2 Hướng phát triển luận văn tương lai 53 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cầu trục dầm đơn Hình 1.2 Cầu trục dầm đơi Hình 1.3 Cầu trục cầu cảng Hình 1.4 Cấu trúc điều khiển MRCS áp dụng cho đối tượng cầu trục lắc đơi Hình 1.5 Cấu trúc điều khiển Input shaping áp dụng cho đối tượng cầu trục lắc đôi Hình 2.1 Mơ hình mơ tả hoạt động cầu trục lắc đôi Hình 2.2 Mơ mơ hình cầu trục lắc đôi 10 Hình 3.1 Đáp ứng hai xung đáp ứng khơng có dao động tín hiệu đầu vào kết thúc thời điểm bắt đầu tín hiệu đầu vào thứ hai [19] 12 Hình 3.2 a) Trường hợp Vectơ 𝐴𝐴𝐴𝐴 > 0, b) Trường hợp 𝐴𝐴𝐴𝐴 < [20] 15 Hình 3.3 Cộng hai vectơ [20] 16 Hình 3.4 Bố trí vectơ theo ZV [20] 17 Hình 3.5 Bố trí vectơ theo ZVD [20] 18 Hình 3.6 Bố trí vectơ theo ZVDD [20] 18 Hình 3.7 a) Trường hợp ETM4 b) Trường hợp ETM5 [20] 19 Hình 3.8 Đồ thị thể bền vững phương pháp trước sai số mơ hình 𝜔𝜔𝜔𝜔/𝜔𝜔𝜔𝜔 [20] 20 Hình 3.9 Đồ thị J [20] 20 Hình 3.10 Cấu trúc điều khiển ADRC áp dụng cho hệ bậc hai [25] 22 Hình 3.11 Cấu trúc điều khiển IS+ADRC áp dụng cho đối tượng cầu trục lắc đôi 23 Hình 3.12 Giá trị đặt trước sau hai tạo dạng ETM4 24 Hình 4.1 Đáp ứng vị trí 26 Hình 4.2 Đáp ứng góc dao động 27 Hình 4.3 Đáp ứng tín hiệu điều khiển 28 Hình 4.4 Đáp ứng vị trí 28 Hình 4.5 Đáp ứng góc dao động 29 Hình 4.6 Đáp ứng tín hiệu điều khiển 30 Hình 4.7 Đáp ứng vị trí 30 Hình 4.8 Đáp ứng góc dao động 31 Hình 4.9 Đáp ứng tín hiệu điều khiển 32 Hình 4.10 Đáp ứng vị trí 33 Hình 4.11 Đáp ứng góc dao động 34 Hình 4.12 Đáp ứng tín hiệu điều khiển 35 Hình 4.13 Đáp ứng vị trí 37 Hình 4.14 Đáp ứng góc dao động 38 Hình 4.15 Đáp ứng tín hiệu điều khiển 39 Hình 4.16 Đáp ứng vị trí 39 Hình 4.17 Đáp ứng góc dao động 40 Hình 4.18 Đáp ứng tín hiệu điều khiển 41 Hình 4.19 Đáp ứng vị trí 41 Hình 4.20 Đáp ứng góc dao động 42 Hình 4.21 Đáp ứng tín hiệu điều khiển 43 Hình 4.22 Đáp ứng vị trí 45 Hình 4.23 Đáp ứng góc dao động 46 Hình 4.24 Đáp ứng tín hiệu điều khiển 47 Hình 4.25 Đáp ứng vị trí 47 Hình 4.26 Đáp ứng góc dao động 48 Hình 4.27 Đáp ứng tín hiệu điều khiển 49 Hình 4.28 Đáp ứng vị trí 49 Hình 4.29 Đáp ứng góc dao động 50 Hình 4.30 Đáp ứng tín hiệu khiển 50 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Bảng lựa chọn 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 theo 𝜁𝜁, J nhỏ với 𝑟𝑟𝑟𝑟, 𝑟𝑟𝑟𝑟 = 0.2, 1.8 20 Bảng 4.1 Thông số điều khiển ZVD 25 Bảng 4.2 Thông số điều khiển ETM4 25 Bảng 4.3 Tổng hợp đáp ứng điều khiển 36 Bảng 4.4 Tổng hợp đáp ứng điều khiển 44 Bảng 4.5 Tổng hợp đáp ứng điều khiển 51 Lời cảm ơn Tôi xin gửi lời cảm ơn biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Đỗ Trọng Hiếu với hướng dẫn đóng góp q báu, giúp tơi bước nghiên cứu hoàn thiện đề tài Cảm ơn bố mẹ, người dành cho tơi tình u thương hỗ trợ vơ bờ bến Cuối cùng, xin cảm ơn vợ Vân Anh gái Minh Khuê, họ nguồn động lực lớn lao, điểm tựa cho suốt ngày tháng mải mê công việc nghiên cứu khoa học Tóm tắt nội dung luận văn Với khả đáp ứng lực nâng lớn khả di chuyển tự do, cầu trục đóng vai trị chủ đạo q trình vận chuyển hàng hóa cơng nghiệp Nó có mặt khắp nơi từ nhà xưởng, nhà máy xí nghiệp, bến bãi, cảng biển v.v Mặc dù đóng vai trị quan trọng nhiều ngành cơng nghiệp tính chất hoạt động cầu trục tạo dao động tải trọng trình vận hành Điều làm ảnh hưởng khơng nhỏ đến q trình vận hành, làm giảm suất công việc làm giảm độ an toàn cấu nâng chuyển, gây ảnh hưởng đến người vận hành thiết bị xung quanh Trong thực tế để giảm dao động tải trọng, người vận hành cầu trục phải điều khiển chậm rãi, cẩn trọng cho xe cầu di chuyển vị trí mong muốn mà dao động tải trọng phải nhỏ Điều vơ hình chung làm giảm suất cầu trục, gây khó khăn cho người vận hành Chính lý này, đề xuất đề tài luận văn “Điều khiển giảm dao động cầu trục lắc đôi” với đối tượng hệ cầu trục dạng lắc đôi áp dụng điều khiển ADRC kết hợp với phương pháp Input Shaping Bằng cách kết hợp hai phương pháp điều khiển ta vừa có khả điều khiển xác vị trí xe nâng vừa đảm bảo triệt tiêu dao động tải trọng Nội dung luận văn bao gồm phần sau: Chương 1: Nguyên lý, cấu tạo cầu trục toán điều khiển Chương 2: Xây dựng mơ hình tốn học cầu trục dạng lắc đôi Chương 3: Thiết kế điều khiển Chương 4: Mô kiểm chứng điều khiển Chương 5: Kết luận Hà Nội, ngày 18 tháng 03 năm 2022 HỌC VIÊN Nguyễn Tấn Minh CHƯƠNG NGUYÊN LÝ, CẤU TẠO CỦA CẦU TRỤC VÀ BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN 1.1 Khái niệm cầu trục Cầu trục loại thiết bị dùng để nâng hạ vật tư có tải trọng lớn từ điểm sang điểm khác Cầu trục chế tạo dựa mục đích ứng dụng mà cần nâng hạ Cầu trục thiết kế chế tạo với loại cấu hình, thành phần khác hốn đổi chế tạo để cải thiện công suất hiệu suất cầu Một số ứng dụng phổ biến để sử dụng cầu trục bao gồm: • Bốc dỡ vật liệu từ xe tải • Di chuyển vật liệu sở sản xuất hiệu động kéo sức người • Lật kéo khn vào khỏi máy dập sở sản xuất • Cung cấp ngun liệu thơ vào máy • Di chuyển chi tiết phận máy tới dây chuyền lắp ráp cách an tồn có kiểm sốt • Di chuyển container xung quanh xưởng đóng tàu, cầu cảng Ngồi việc đơn giản hóa số quy trình mơ tả trên, có hai lý khiến cơng ty muốn lắp đặt cầu trục cao sở họ là: • Hiệu quả: Cầu trục cao hiệu so với việc sử dụng nhóm cơng nhân động kéo để nâng di chuyển vật liệu làm việc nhanh đến 2-3 lần Hãy nghĩ cách nhà sản xuất, nhà máy nhà kho hợp lý hóa quy trình bốc dỡ họ cách sử dụng cầu trục cao để tự động hóa việc nâng, điều động bốc dỡ vật liệu sở họ • An tồn: Là lợi khác việc lắp đặt cầu trục sở sản xuất, lắp ráp kho bãi Cầu trục sử dụng để nâng di chuyển vật liệu mơi trường khắc nghiệt xử lý vật liệu ăn mòn nguy hiểm kim loại nóng, hóa chất tải nặng Có thể lắp đặt cầu trục để giúp người lao động di chuyển vật nặng cách có kiểm sốt giúp giảm thiểu chấn thương vận động liên tục cường độ nặng nguy hiểm tải trọng lớn Các lợi ích khác sử dụng hệ thống cầu trục bao gồm: • • • • Giảm thiểu tai nạn nơi làm việc Giảm thiệt hại sản phẩm vật liệu Cải thiện quy trình làm việc Giảm chi phí 1.1.1 Cấu tạo cầu trục Để hiểu rõ số thuật ngữ mà ta sử dụng sau mô tả loại cầu trục khác nhau, ta thảo luận phận thành phần khác cầu trục cách chúng ảnh hưởng đến hiệu suất thiết kế • Móc cẩu: Tải trọng nâng hỗ trợ cách sử dụng móc nối với tời kéo • Tời kéo: Tời kéo thứ giúp nâng giữ, nâng hạ tải dây xích Tời kéo cung cấp lượng tay (tay quay), điện, khí nén (khí nén) • Xe cầu: Xe cầu mang theo tời kéo di chuyển theo chiều ngang, dọc theo cầu trục, để định vị tời kéo móc cẩu, trước nhấc hạ tải Xe cầu thiết kế chạy chạy trên: Chạy dưới: Bánh xe chạy vành dầm cầu trục Chạy trên: Bánh xe chạy ray phía dầm cầu trục Thường thấy thiết kế dầm đơi cơng suất lớn • Cầu: Một dầm chịu lực lắp đặt từ chiều sang chiều bên nhà xưởng Đây thành phần cấu trúc chính, kết nối đường băng di chuyển tời kéo phía trước phía sau cách di chuyển xe cầu Cầu bao gồm hai dầm – thường gọi thiết kế dầm đơn dầm đơi Dầm làm thép cán thép định hình • Dầm chạy: Là kết cấu mà cầu trục di chuyển bên Đây thường phần cấu trúc nhà xưởng, dầm hệ thống cầu thường có hai dầm chạy • Ray đường ray: Ray hỗ trợ đường chạy mà cầu trục di chuyển Cầu trục chạy thường chạy đường ray ASCE / đường sắt Cầu trục giàn sử dụng hệ thống đường ray đường ray lắp đặt sàn để di chuyển cầu qua lại 1.1.2 Phân loại cầu trục Cầu trục cấu hình với loại kích thước, hình dạng mục đích sử dụng khác Vì lựa chọn cầu trục ta dựa theo tiêu chí sau đây: Chuyển động cấu cầu trục Tải trọng cấu tạo hàng hóa Địa điểm lắp đặt cầu trục bên hay bên sở sản xuất Tần suất sử dụng Tuổi thọ cầu trục Từ tiêu chí mà ta lựa chọn cầu trục phù hợp với nhu cầu sử dụng Phân loại theo cấu tạo ta có hai loại cầu trục cầu trục dầm đơn cầu trục dầm đôi 1.1.2.1 Cầu trục dầm đơn Cầu dầm đơn bao gồm dầm kết nối với hai dầm biên hai phía Xe cầu tời kéo treo phía – xe chạy phía dầm Cầu dầm đơn có giá thành rẻ do: • • • • • • Giảm chi phí vận chuyển • Lắp đặt nhanh chóng • Kết cấu xe cầu tời kéo đơn giản • Dầm chạy đơn giản Hình 1.1 Cầu trục dầm đơn 1.1.2.2 Cầu trục dầm đôi Bao gồm hai dầm tạo thành cầu chúng kết nối hai dầm biên hai phía Xe cầu tời nâng chạy đường ray lắp đặt phía dầm cầu Cầu hai dầm dụng cho ứng dụng địi hỏi tải trọng lớn tuổi thọ cao Hình 1.2 Cầu trục dầm đơi 1.1.2.3 Phân loại theo mục đích sử dụng • Cầu trục cầu cảng: với sức nâng hàng hóa lớn, cường độ làm việc liên tục • Cầu trục cho nhà máy luyện kim, gang thép: làm việc mơi trường khắc nghiệt • Cầu trục chun dùng cho nhà máy thủy điện Đáp ứng tín hiệu điều khiển: Hình 4.18 Đáp ứng tín hiệu điều khiển Cũng giống trường hợp tải trọng 5kg, tín hiệu điều khiển LADRC nhỏ nhất, ZVD+ADRC lớn Ngồi ra, tín hiệu điều khiển điều khiển LADRC mịn điều khiển lại 4.4.3 Trường hợp ba: Tăng khối lượng tải trọng lên 10kg giữ nguyên thông số điều khiển Đáp ứng vị trí: Hình 4.19 Đáp ứng vị trí 41 Đáp ứng góc dao động Hình 4.20 Đáp ứng góc dao động Khi tăng khối lượng tải trọng, điều khiển làm giảm dao động tải trọng Tuy nhiên, khác với trường hợp giảm khối lượng tải trọng, điều khiển ETM4+ADRC cho chất lượng giảm dao động tốt nhất, LADRC[26] cho chất lượng 42 Đáp ứng tín hiệu điều khiển: Hình 4.21 Đáp ứng tín hiệu điều khiển Tương tự trường hợp 4.4.3, tín hiệu điều khiển LADRC nhỏ nhất, ZVD+ADRC lớn Ngoài ra, tín hiệu điều khiển điều khiển LADRC mịn điều khiển lại 43 4.4.4 Nhận xét Bảng 4.4 Tổng hợp đáp ứng điều khiển Bộ điều khiển Tải Đáp ứng góc dao động trọng Biên độ Biên độ (kg) dao động dao động lớn lớn o 𝜽𝜽𝟏𝟏 ( ) 𝜽𝜽𝟐𝟐 (o) Đáp ứng vị trí ZVD+ADRC 1.019 0.982 9.92 LADRC 0.91 0.915 11.22 0.3 ETM4+ADRC 1.121 1.165 9.92 0.982 1.072 9.84 LADRC 0.911 0.925 11.02 0.3 ETM4+ADRC 1.127 1.226 9.84 1.069 1.082 9.9 LADRC 0.892 0.897 11.5 0.6 ETM4+ADRC 1.102 1.143 9.9 ZVD+ADRC ZVD+ADRC Thời Độ gian xác điều lập (s) chỉnh (%) 10 Qua trường hợp mô phỏng, thấy điều khiển ETM4 ZVD có đáp ứng góc dao động tốt bền vững trước sai số mơ hình Độ bền vững ETM4 tốt ZVD đặt biệt thể góc dao dộng tải trọng móc cẩu (𝜃𝜃2 ) Trong đó, phương pháp LADRC bền vững trước sai số mơ hình hai phương pháp ETM4 ZVD lại có ưu điểm tín hiệu điều khiển mịn biên độ nhỏ hai điều khiển lại 4.5 Kết hợp phương pháp khác vào tạo dạng đầu vào Như trình bày trên, cầu trục lắc đơi có hai tần số dao động Vì vậy, để giảm dao động ta đưa cấu trúc điều khiển gồm hai tạo dạng để triệt tiêu hai tần số dao động Hai tạo dạng ta sử dụng loại (cùng ETM4 hay ZVD) Sẽ ta kết hợp hai loại shaper khác để giảm dao động cho cầu trục Ở mục này, ta kết hợp tạo dạng ZVDD với ETM4 để so sánh với tạo dạng gồm hai ETM4 Các trường hợp mô thực giống mục 4.4 44 4.5.1 Trường hợp một: Tải trọng 5kg Đáp ứng vị trí: Hình 4.22 Đáp ứng vị trí Có thể thấy, đáp ứng vị trí xe cầu bám tốt giá trị đặt, không xuất độ điều chỉnh Đáp ứng vị trí sử dụng điều khiển ZVDD+ETM4 chậm ETM4+ZVDD Thời gian đáp ứng điều khiển ZVDD+ETM4 10.78s, điều khiển ETM4+ZVDD 10.02s điều khiển ETM4+ETM4 9.92s Đáp ứng vị trí sử dụng điều khiển ETM4+ZVDD ETM4+ETM4 gần giống Điều cho ta biết, việc lựa chọn tạo dạng thứ có ảnh hưởng trực tiếp đến đáp ứng vị trí xe cầu 45 Đáp ứng góc dao động: Hình 4.23 Đáp ứng góc dao động Khi áp dụng điều khiển, góc dao động giảm xuống nhanh chóng Từ hình 4.23, ta thấy điều khiển ETM4+ETM4 điều khiển ETM4+ZVDD giảm dao động nhanh lại có biên độ dao động lớn điều khiển ZVDD+ETM4 Đáp ứng góc dao động áp dụng hai điều khiển ETM4+ETM4 ETM4+ZVDD tương đồng Cũng giống đáp ứng vị trí, việc lựa chọn tạo dạng thứ ảnh hưởng trực tiếp đến đáp ứng góc dao động 46 Đáp ứng tín hiệu điều khiển: Hình 4.24 Đáp ứng tín hiệu điều khiển 4.5.2 Trường hợp hai: Giảm khối lượng tải trọng xuống 2kg giữ nguyên thơng số điều khiển Đáp ứng vị trí: Hình 4.25 Đáp ứng vị trí 47 Tuy giảm tải trọng đáp ứng vị trí bám giá trị đặt không xuất độ điều chỉnh Bộ điều khiển làm việc tốt, bền vững trước sai số mơ hình Đáp ứng góc dao động: Hình 4.26 Đáp ứng góc dao động Khi giảm tải trọng từ 5kg xuống 2kg, đáp ứng góc dao động sử dụng điều khiển ZVDD+ETM4 có giảm biên độ dao động Trong đó, điều khiển ETM4+ZVDD ETM4+ETM4 giảm dao động tốt Với trường hợp này, ta thấy phương pháp ETM4 bền vững so với phương pháp ZVDD 48 Đáp ứng tín hiệu điều khiển: Hình 4.27 Đáp ứng tín hiệu điều khiển 4.5.3 Trường hợp ba: Tăng khối lượng tải trọng lên 10kg giữ nguyên thông số điều khiển Đáp ứng vị trí: Hình 4.28 Đáp ứng vị trí 49 Tuy tăng tải trọng đáp ứng vị trí bám tốt giá trị đặt, không xuất độ điều chỉnh Các điều khiển bền vững trước sai số mơ hình Đáp ứng góc dao động: Hình 4.29 Đáp ứng góc dao động Khi tăng tải trọng lên 10kg, điều khiển giảm dao động tốt Động học đáp ứng góc dao động gần tương đương với tải trọng 5kg Bộ điều khiển ETM4+ZVDD ETM4+ETM4 tắt dần nhanh điều khiển ZVDD+ETM4 lại có biên độ dao động lớn Đáp ứng tín hiệu điều khiển: Hình 4.30 Đáp ứng tín hiệu khiển 50 4.5.4 Nhận xét Bảng 4.5 Tổng hợp đáp ứng điều khiển Bộ điều khiển Tải Đáp ứng góc dao trọng động (kg) Biên độ Biên độ dao động dao động lớn lớn o 𝜽𝜽𝟏𝟏 ( ) 𝜽𝜽𝟐𝟐 (o) Đáp ứng vị trí ZVDD+ETM4 Độ điều chỉnh (%) 0.94 0.982 10.78 ETM4+ZVDD 1.08 1.102 10.02 ETM4+ETM4 1.121 1.165 9.92 0.941 1.028 10.74 ETM4+ZVDD 1.084 1.127 9.96 ETM4+ETM4 1.127 1.226 9.84 0.953 0.968 10.8 ETM4+ZVDD 1.067 1.086 10.04 ETM4+ETM4 1.102 1.143 9.9 ZVDD+ETM4 ZVDD+ETM4 Thời gian xác lập (s) 10 Qua trường hợp mô phỏng, ta thấy ảnh hưởng việc chọn tạo dạng đến đáp ứng vị trí Đáp ứng vị trí phụ thuộc phần lớn vào tạo dạng thứ nhất, qua hình 4.22, 4.25, 4.28, thấy ETM4+ZVDD có đáp ứng vị trí gần tương đồng với ETM4+ETM4 Trong ZVDD+ETM4 có đáp ứng vị trí chậm hai tạo dạng cịn lại Ngồi ra, tạo dạng thứ định phần lớn tới đáp ứng góc dao động Hai tạo dạng có tạo dạng thứ ETM4 (ETM4+ETM4 ETM4+ZVDD) có đáp ứng góc dao động gần tương tự nhau, có đáp ứng nhanh bền vững ZVDD+ETM4 Tuy nhiên, biên độ góc dao động lớn tín hiệu điều khiển ZVDD+ETM4 tốt hai lại 4.6 Kết luận Qua kết mơ phỏng, ta rút số kết luận sau Bộ điều khiển thiết kế luận văn đáp ứng yêu cầu điều khiển đối tượng cầu trục lắc đôi: điều khiển vị trí dập dao động tải trọng Bộ điều khiển ADRC có ưu điểm chống nhiễu tốt, tín hiệu điều khiển nhỏ áp dụng thực tiễn để điều khiển cầu trục thuận lợi việc lựa chọn cấu chấp hành Phương pháp ETMn có thời gian đáp ứng phương pháp ZVD tạo dạng nhiều hơn, làm giảm biên độ góc dao động lớn nhất, bền vững trước sai số mơ hình ta thử thay đổi khối lượng tải trọng Có thể thấy rõ tiềm to lớn điều khiển ETM4+ADRC khả dễ dàng triển khai thực tế, không cần đến cảm biến đo góc dao động Tuy nhiên, Input shaping nói chung ETMn nói riêng thuộc lớp điều khiển tiền định nên 51 khơng có khả loại bỏ nhiễu, vấn đề xem xét khắc phục tương lai 52 CHƯƠNG KẾT LUẬN 5.1 Kết luận Luận văn nghiên cứu điều khiển giảm dao động cầu trục lắc kép sử dụng điều khiển ADRC kết hợp với phương pháp tạo dạng ETMn Qua chương, luận văn vấn đề sau: • Tổng quan cầu trục toán điều khiển liên quan nghiên cứu • Mơ hình hóa mơ cầu trục lắc đơi • Nghiên cứu phương pháp điều khiển cho cầu trục lắc đôi cách kết hợp điều khiển ADRC để điều khiển vị trí ETMn để điều khiển giảm dao động • Mơ kiểm chứng điều khiển đề xuất với điều khiển tham khảo trường hợp khác Với khả hiểu biết cịn hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy, góp ý để luận văn hoàn thiện 5.2 Hướng phát triển luận văn tương lai • Tăng độ hiệu điều khiển ADRC phương pháp nâng cao hiệu suất quan sát • Áp dụng điều khiển cho đối tượng linh hoạt khác cánh tay robot 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Guo W, Liu D, Yi J, Zhao D (2004) Passivity-based control for doublependulum-type overhead cranes, In Proceedings of the IEEE Region 10th Conference Analog and Digital Techniques in Electrical Engineering TENCON, Chiang Mai, Thailand, pp 546-549 DOI: 10.1109/TENCON.2004.1414991 [2] Sun N, Fang YC, Chen H, Lu B (2017) Amplitude Saturated Nonlinear Output Feedback Antiswing Control for Underactuated Cranes with Double-Pendulum Cargo Dynamics, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol 64, issue 3, pp 2135-2146 DOI: 10.1109/TIE.2016.2623258 [3] L A Tuan and S.G Lee (2013) Sliding mode controls of double-pendulum crane systems, Journal of Mechanical Science and Technology, vol 27, no 6, pp 1863–1873 DOI:10.1007/s12206-013-0437-8 [4] J Yi, D Quian (2015) Hierarchical Sliding Mode Control for Under-actuated Cranes, Berlin Springer [5] Dong Y, Wang Z, Feng Z, Cheng J (2008) Incremental sliding mode control for double pendulum-type overhead crane system, 27th Chinese Control Conference DOI: 10.1109/CHICC.2008.4605360 [6] H.I Jaafar, Z Mohamed, M.A Shamsudin, N.A Mohd Subha, L Ramli, A.M Abdullahi (2019) Model reference command shaping for vibration control of multimode flexible systems with application to a double-pendulum overhead crane, Mechanical Systems and Signal Processing vol 115, pp 677-695 https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2018.06.005 [7] H.I Jaafar, Z Mohamed, M.A Ahmad, N.A Wahab, L Ramli, M.H Shaheed (2021) Control of an underactuated double-pendulum overhead crane using improved model reference command shaping: Design, simulation and experiment, Mechanical Systems and Signal Processing vol 151, 107385 https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2020.107358 [8] Garrido S, Abderrahim M, Giménez A, Diez R, Balaguer C (2008) Anti-swing input shaping control of an automatic construction crane, IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, vol 5, issue 3, pp 549-557 DOI: 10.1109/TASE.2007.909631 [9] Singhose W, Kim D, Kenison M (2008) Input shaping control of doublependulum bridge crane oscillation, Journal of Dynamic Systems Measurement and Control, vol 130, issue DOI:10.1115/1.2907363 [10] J Vaughan, E Maleki, W Singhose (2010) Advantages of using command shaping over feedback for crane control, Proceedings of the 2010 American Control Conference, pp 2308–2313 DOI: 10.1109/ACC.2010.5530548 [11] K.T Hong, C.D Huh, K.S Hong (2003) Command shaping control for limiting the transient sway angle of crane systems, International Journal of Control Automation and Systems, vol 1, issue 1, pp 43–53 54 [12] M Kenison, W Singhose (1999) Input shaper design for double-pendulum planar gantry cranes, Proceedings of the 1999 IEEE International Conference on Control Applications, pp 539–544 DOI: 10.1109/CCA.1999.806702 [13] Singhose, J Lawrence, D Kim (2006) Applications and educational uses of crane oscillation control, FME Transactions, vol 34, issue 4, pp 175–183 [14] W D Kim, W Singhose (2007) Studies of human operators manipulating double-pendulum bridge cranes, 2007 European Control Conference (ECC), pp 3471–3478 DOI: 10.23919/ECC.2007.7068531 [15] Dianwei Qian (2017) Anti-swing Control for Cranes (Design and Implementation using Matlab), De Gruyter, 2017 [16] Smith, O J M (1957) Posicast Control of Damped Oscillatory Systems, Proceedings of the IRE, vol 45, issue 9, pp 1249-1255 DOI: 10.1109/JRPROC.1957.278530 [17] Smith, O J M (1958) Feedback Control Systems, McGraw-Hill Book Co Inc [18] Tallman, G H and Smith, O J M (1958) Analog Study of Dead-Beat Posicast Control, IRE Transactions on Automatic Control, vol 4, no 1, pp 14-21 DOI: 10.1109/TAC.1958.1104844 [19] Neil C Singer, Warren P Seering (1988) Preshaping Conmand Inputs to Reduce System Vibration, Massachusetts Institute of Technology Artificial Intelligence Laboratory, A.I.Memo No 1027 [20] C G Kang (2019) Impulse Vectors for Input-Shaping Control: A Mathematical Tool to Design and Analyze Input Shapers, IEEE Control Systems Magazine, vol 39, issue 4, pp 40-55, doi:10.1109/MCS.2019.2913610 [21] Z Gao, Y Huang, J Han (2001) An alternative paradigm for control system design, Proceedings of 40th IEEE Conference on Decision and Control, Orlando, Florida, December 4-7, pp 4578-4585 DOI: 10.1109/CDC.2001.980926 [22] J Han (2009) From PID to active disturbance rejection control, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol 56, no 3, pp 900-906 DOI: 10.1109/TIE.2008.2011621 [23] Z Gao (2003) Scaling and Parameterization Based Controller Tuning, Proceedings of the 2003 American Control Conference, pp 4989–4996 DOI: 10.1109/ACC.2003.1242516 [24] D T Hieu, H V Thang, T V Tung, N T Kien and D M Duc (2018) A Gantry Crane Control Using ADRC and Input Shaping, Journal of Science & Technology 131 [25] G Herbs (2013) A Simulative Study on Active Disturbance Rejection Control as a Control Tool for Practitioners, In Siemens AG, Clemens-Winkler-Strabe 3, Germany [26] Lin Chai, Qihang Guo, Huikang Liu and Mingbo Ding (2021) Linear Active Disturbance Rejection Control for Double-Pendulum Overhead Crane, IEEE Access Volume 9, pp 52225 – 52237 DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3070048 55 ... ứng góc dao động: Hình 4.8 Đáp ứng góc dao động Khi tăng tải trọng lên 20kg, điều khiển ZVD+PID không giảm dao động, xuất dao động điều hịa Trong đó, điều khiển cịn lại làm giảm dao động khơng... chuyển xe cầu, cầu trục lắc đôi xuất hai tần số dao động Ở chương sau, ta thiết kế điều khiển để điều khiển xác vị trí xe cầu triệt tiêu hai tần số dao động 10 CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN Phương... lập điều khiển LADRC 11.22s 37 Đáp ứng góc dao động: Hình 4.14 Đáp ứng góc dao động Các điều khiển giảm dao động tải trọng Trong đó, áp dụng điều khiển LADRC cho biên độ dao động nhỏ thời gian giảm