Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết trình bày một giải pháp là thiết kế bộ điều khiển mờ kết hợp với hai bộ điều khiển PID để điều khiển vị trí của xe nâng trong thời gian ngắn nhất đạt được vị trí mong muốn, đồng thời kiểm soát góc lắc của móc và tải trọng sao cho dao động là nhỏ nhất.
LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ KẾT HỢP VỚI HAI BỘ ĐIỀU KHIỂN PID ĐỂ ĐIỀU KHIỂN GIÀN CẦN TRỤC KIỂU CON LẮC ĐÔI DESIGN FUZZY CONTROLLER COMBINED WITH TWO PID CONTROLLERS TO CONTROL THE DOUBLEPENDULUM-TYPE GANTRY CRANE Nguyễn Văn Trung1, 2, Nguyễn Thị Phương Oanh1, Chenglong Du2 Email: nguyenvantrung.10@gmail.com Trường Đại học Sao Đỏ, Việt Nam Trường Đại học Trung Nam, Trung Quốc Ngày nhận bài: 27/3/2018 Ngày nhận sửa sau phản biện: 26/6/2018 Ngày chấp nhận đăng: 28/9/2018 Tóm tắt Những khó khăn điều khiển giàn cần trục phải đối diện với tượng lắc đôi phức tạp Sự dao động móc tải trọng làm giảm khả định vị xác xe nâng, chí gây thiệt hại học an tồn Do đó, báo trình bày giải pháp thiết kế điều khiển mờ kết hợp với hai điều khiển PID để điều khiển vị trí xe nâng thời gian ngắn đạt vị trí mong muốn, đồng thời kiểm sốt góc lắc móc tải trọng cho dao động nhỏ Bộ điều khiển mờ làm việc tốt độ lệch lớn, phản ứng động nhanh, hai điều khiển PID với thơng số tối ưu hóa thơng qua giải thuật di truyền GA làm việc tốt hệ thống tiếp cận điểm đặt Các điều khiển kiểm tra thông qua mô Matlab/Simulink Kết mơ cho thấy hệ thống có chất lượng điều khiển tốt Từ khóa: Giàn cần trục; điều khiển mờ; điều khiển PID; điều khiển vị trí; điều khiển dao động Abstract The difficulty of operating the gantry cranes is faced with the phenomenon of complex double pendulum Oscillation of the hook and load have reduced ability to accurately locate the forklift, even causing mechanical damage and loss of safety Therefore, the paper presents a solution is to design fuzzy controller incorporates two PID controllers to control the position of the forklift in the shortest possible time to the desired position while simultaneously controlling the shake angle of the hook and the load so that the oscillation is minimal The fuzzy controller works well at large deviations, the reaction is very fast and the two PID controllers with optimized parameters through genetic algorithm GA are working well when the system is approaching setpoint The controllers were tested through simulations Matlab/Simulink Simulation results show that the system has good control quality Keywords: Gantry crane; fuzzy control; PID control; position control; oscillation control ĐẶT VẤN ĐỀ Giàn cần trục kiểu lắc đơi sử dụng tồn giới hàng ngàn bãi vận chuyển, công trường xây dựng, nhà máy thép khu công nghiệp khác Đây thiết bị đặc biệt quan trọng cho công tác vận chuyển lắp ráp loại hàng hóa Để vận hành giàn cần trục an toàn, kịp thời hiệu cần điều khiển tốt ba thông số vị trí xe nâng, dao động móc dao động tải trọng Vì vậy, có nhiều nghiên cứu nâng cao hiệu hoạt động giàn cần trục Người phản biện: GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn TS Trần Trọng Hiếu Giàn cần trục khơng di chuyển xe nâng, móc treo xe nâng thông qua cáp treo tải trọng treo vào móc [1] Khi vận hành giàn cần trục khơng, góc lắc tự nhiên móc tải trọng làm cho chức nâng, hạ, di chuyển lắp ráp hàng hóa giàn cần trục hoạt động hiệu quả, vốn chuyển động kiểu lắc đơi [2] Sự lắc lư móc tải trọng chuyển động di chuyển xe nâng, thường xuyên thay đổi thông số hệ thống tác động nhiễu gây ma sát, gió, va chạm Do đó, có số nghiên cứu lớn nhằm mục đích điều khiển hoạt động cần trục đạt góc lắc nhỏ, thời gian vận chuyển ngắn Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC độ xác cao điều khiển thích nghi [3], định hình đầu vào [4] Điều khiển chế độ mờ trượt [5] có lợi đạt ổn định bền vững có nhiễu tác động vào hệ thống thơng số hệ thống giàn cần trục thay đổi theo thời gian Kỹ thuật điều khiển mờ cho thấy kết thành công áp dụng vào thực tế, bao gồm hệ thống giàn cần trục [6], điều khiển mờ PD kép [7], điều khiển mờ kiểm sốt vị trí giỏ hàng, cịn điều khiển mờ thứ hai ngăn chặn góc lắc tải trọng Điều khiển mờ đơi [8] có ưu điểm đạt góc lắc nhỏ, nhiên tồn độ điều chỉnh lớn thời gian đạt vị trí mong muốn lớn Điều khiển PID điều khiển sử dụng rộng rãi hệ thống điều khiển công nghiệp, cấu trúc đơn giản, điều chỉnh dễ dàng ổn định tốt Để tìm kiếm thơng số tối ưu điều khiển PID, nhà nghiên cứu sử dụng thuật toán PSO [9], thuật toán DE [10], thuật toán GA [11, 12] Điều khiển Fuzzy-PID [13] kết hợp ưu điểm điều khiển PID hệ thống tiếp cận điểm đặt ưu điểm điều khiển mờ làm việc tốt độ lệch lớn, phi tuyến tạo phản ứng động nhanh, kiểm sốt góc lắc tải trọng nhỏ định vị xác thời gian ngắn Tuy nhiên, báo [13] dừng lại việc điều khiển giàn cần trục kiểu lắc đơn Vì vậy, báo đề xuất điều khiển mờ kết hợp với hai điều khiển PID có thơng số điều chỉnh tối ưu hóa thơng qua giải thuật di truyền (GA) để điều khiển giàn cần trục kiểu lắc đôi Bộ điều khiển thiết kế kiểm tra thông qua mô Matlab/Simulink cho kết làm việc tốt Phần lại báo cấu trúc sau: Phần Mơ hình động lực hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đôi Thiết kế điều khiển mờ kết hợp với hai điều khiển PID trình bày phần Phần mô tả kết mô Phần Kết luận MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC CỦA HỆ THỐNG GIÀN CẦN TRỤC KIỂU CON LẮC ĐÔI Một hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đôi thể hình 1, thơng số giá trị lấy theo tỷ lệ với giá trị thực tế bảng Hệ thống mơ hình hóa xe nâng với khối lượng M Một móc gắn liền với có trọng lượng m1, l1 chiều dài cáp treo móc, m2 trọng lượng tải trọng, l2 chiều dài cáp treo tải trọng, θ1 góc lắc móc, vận tốc góc móc, góc lắc tải trọng, vận tốc góc tải trọng Giàn cần trục di chuyển với lực đẩy F (N) Giả sử dây cáp khơng có khối lượng cứng Các phương trình chuyển động thu cách: Hình Sơ đồ hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đôi Bảng Ký hiệu giá trị thông số giàn cần trục kiểu lắc đôi Ký Mô tả hiệu Giá Đơn trị vị M Khối lượng xe nâng 24 kg m1 Trọng lượng móc kg m2 Trọng lượng tải trọng 10 kg l1 Chiều dài cáp treo móc m l2 Chiều dài cáp treo tải trọng 0,6 m g Hằng số hấp dẫn 9,81 m/s2 μ Hệ số ma sát 0,2 N/m/s Theo phương trình Lagrangian [5]: d ∂L ∂L Qi = dt ∂qi ∂qi (1) đó: qi hệ tọa độ suy rộng; i số bậc tự hệ thống; Q1 lực bên ngoài; L= T - P , P hệ thống T động hệ thống: n T = ∑ m j x 2j j =1 (2) Từ hình ta có thành phần vị trí xe nâng, móc tải trọng là: Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 (3) LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HĨA Từ (3) ta có thành phần vận tốc xe nâng, móc tải trọng là: (4) Động xe nâng là: TM= Μ x 2 (5) Động móc là: T= m1 1θ1cosθ1 m1 x + l12θ12 + xl ( ) (6) Động tải trọng là: Tm= 1θ1cosθ1 m2 ( x + l12θ12 + l22θ22 + xl (7) đó: σ d nhiễu bên tác động vào hệ thống giàn cần trục, u đầu vào điều khiển Mơ hình tốn hệ thống mà nhóm tác giả đề xuất khác với mơ hình tốn báo [5, 12] cụ thể sau: Mơ hình tốn hệ thống báo [5, 12] mơ hình điều khiển kiểu lắc đơn, mơ hình khơng có thành phần nhiễu báo [5] hàm tuyến tính THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ KẾT HỢP VỚI HAI BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2θ2 cosθ + 2l1l2θ1θ2 cosθ1cosθ ) + xl Từ (5), (6), (7) ta có động hệ thống là: T =TM + Tm1 + Tm = Μ x 2 (8) Thế hệ thống là: P (13) m1 m2 gl1 cosT1 (9) Thay (8)，(9) vào (1) ta có phương trình phi tuyến chuyển động hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đôi sau [2]: (10) (11) (12) Đặt Khi từ (10), (11),(12) ta có hệ phương trình trạng thái chuyển động hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đơi hạ bậc đạo hàm có dạng sau [5, 12]: Bài báo đề xuất điều khiển mờ (FLC Fuzzy logic controller) kết hợp với hai điều khiển PID để điều khiển vị trí xe nâng thời gian ngắn đạt vị trí mong muốn, đồng thời kiểm sốt góc lắc móc tải trọng cho dao động nhỏ Bộ điều khiển mờ kết hợp với hai điều khiển PID (FLC-2PID) điều khiển thiết bị điều khiển gồm hai thành phần: thành phần điều khiển tuyến tính kinh điển PID thành phần điều khiển thông minh mờ Bộ điều khiển mờ kết hợp với điều khiển PID thiết lập dựa tín hiệu sai lệch e(t) đạo hàm e’(t) Bộ điều khiển mờ có đặc tính tốt vùng sai lệch lớn, đặc tính phi tuyến tạo phản ứng động nhanh Khi trình hệ tiến gần đến điểm đặt (sai lệch e(t) đạo hàm e’(t) xấp xỉ 0), vai trị điều khiển mờ bị hạn chế nên điều khiển làm việc với điều khiển PID Sự chuyển đổi vùng tác động FLC PID thực nhờ khóa mờ dùng FLC Nếu chuyển đổi dùng FLC FLC cịn có thêm nhiệm vụ giám sát hành vi hệ thống để thực chuyển đổi Việc chuyển đổi tác động FLC PID thực nhờ luật sau: if � e t � dương lớn FLC � e t dương lớn u(t) if � e t � dương nhỏ PID � e t dương nhỏ u(t) (14) (15) Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đối với hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đơi có ba thơng số cần điều khiển vị trí xe nâng x1, dao động móc x3 dao động tải trọng x5, phần chọn điều khiển x1 x3 làm thông số chính, thơng số cịn lại áp vào tác động điểm tham chiếu thông số Giả sử tương ứng với vị trí xe nâng, góc lắc móc mong muốn, x1, x3 tương ứng giá trị thực vị trí xe nâng, góc lắc móc Mục tiêu kiểm sốt điều khiển FLC-2PID tác động lực u sai lệch bám x1, x3 với hội tụ t o f dao động tải trọng tối thiểu Sai lệch kiểm soát xác định sau: e1 x _ r1 x1 (16) e2 x3 x _ r (17) Sơ đồ điều khiển FLC-2PID cho hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đôi mô tả hình Hình Sơ đồ cấu trúc Matlab sử dụng FLC-2PID điều khiển giàn cần trục kiểu lắc đôi 3.1 Thiết kế hai điều khiển PID Bộ điều khiển PID có cấu trúc đơn giản, dễ sử dụng nên sử dụng rộng rãi điều khiển đối tượng SISO theo nguyên lý hồi tiếp có sơ đồ điều khiển thể hình Bộ điều khiển PID có nhiệm vụ đưa sai lệch e(t) hệ thống cho trình độ thỏa mãn yêu cầu chất lượng Biểu thức toán học điều khiển PID mơ tả miền thời gian có dạng sau: § de t · u t k P ă e t e t dt TD TI dt â t (18) Trong đó: e(t) tín hiệu đầu vào; u(t) tín hiệu đầu ra; kP hệ số khuếch đại; TI số thời gian tích phân; TD số thời gian vi phân Hàm truyền đạt điều khiển PID sau: Gc s k P KI kD s � s (19) Các tham số kP, kI, kD cần phải xác định hiệu chỉnh để hệ thống đạt chất lượng mong muốn Hình Sơ đồ cấu trúc Matlab sử dụng 2PID điều khiển giàn cần trục kiểu lắc đơi 3.1.1 Tìm tham số hai điều khiển PID theo phương pháp Ziegler-Nichols kết hợp với phương pháp thử sai Đối với mơ hình hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đôi, ta sử dụng phương pháp Ziegler-Nichols thứ hai để tìm thơng số điều khiển PID thứ Từ hình 3, với thơng số bảng trường hợp x _ r1 = m; x _ r = rad, ta gán độ lợi kI_Z-N1, kI_Z-N2 kD_Z-N1, kD_Z-N2, kP_Z-N2 lúc đầu không Độ lợi kP_Z-N1 tăng đến giá trị tới hạn ku1, mà đáp ứng vòng hở bắt đầu dao động ku1 chu kỳ dao động Tu1 dùng để cài đặt thông số điều khiển PID thứ theo quan hệ Ziegler-Nichols đề xuất bảng Bảng Các tham số điều khiển PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ hai Bộ điều khiển kP_Z-N1 TI_Z-N1 TD_Z-N1 PID Controller1 0,6ku1 0,5Tu1 0,125Tu1 Sử dụng phương pháp tìm giá trị điều khiển PID thứ sau: kP_Z-N1 = 50; kI_Z-N1 = 15,38; kD_Z-N1 = 40,63 Căn vào kết vừa tìm ta tiếp tục tinh chỉnh thông số 2PID phương pháp thử sai sau: Bước Giữ nguyên kP1 = kP_Z-N1 = 50 tăng dần kP2 Bước Giảm dần thông số kI1, kI2 nhỏ tốt hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đơi có thành phần tích phân Bước Tăng dần kD1, kD2 để giảm độ điều chỉnh đường đặc tính đáp ứng vị trí xe nâng Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HĨA Thơng qua việc thử sai có kết 2PID sau: kP1 = 50; kI1 = 0,01; kD1 = 85; kP2 = 30; kI2 = 0,01; kD2 = 65 3.1.2 Tìm thơng số hai điều khiển PID giải thuật di truyền (GA) Hàm mục tiêu trình tinh chỉnh hai điều khiển PID, định nghĩa sau: (20) Nhiệm vụ GA tìm kiếm giá trị (kP-GA1, kI-GA1, kD-GA1, kP-GA2, kI-GA2, kD-GA2) tối ưu hai điều khiển PID, J đạt giá trị cực tiểu cứu chọn lựa sau: trình tiến hóa qua 1000 hệ; kích thước quần thể 5000; hệ số lai ghép 0,6; hệ số đột biến 0,4 Tiến trình tìm kiếm mơ tả lưu đồ thuật tốn hình Kết quả: kP-GA1 = 50,3; kI-GA1 = 0; kD-GA1 = 95,8; kP-GA2 = 37; kI-GA2 = 0; kD-GA2 = 69,4 3.2 Thiết kế điều khiển mờ Để điều khiển hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đôi cần dựa kinh nghiệm điều khiển mờ Nhằm giới hạn khơng gian tìm kiếm GA để tiết kiệm thời gian tìm kiếm thông số hai điều khiển PID, ta giả thiết giá trị tối ưu (kP-GA1, kI-GA1, kD-GA1, kP-GA2, kI-GA2, kD-GA2) nằm xấp xỉ giá trị (kP1, kI1, kD1) (kP2, kI2, kD2) tìm từ phương pháp Ziegler-Nichols thứ hai kết hợp với phương pháp thử sai Các giới hạn tìm kiếm sau: (luật mờ IF-THEN) Bộ điều khiển mờ thiết (21) Input 2: vận tốc xe nâng với miền xác định kế cho hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đôi sử dụng bốn biến ngôn ngữ đầu vào biến ngôn ngữ đầu với miền xác định phân khoảng sau: Input 1: lỗi vị trí xe nâng với miền xác định Input 3: lỗi góc lắc móc với miền xác định Input 4: vận tốc góc móc với miền xác định Output: tín hiệu đầu điều khiển mờ với miền xác định Tất hàm liên thuộc sử dụng hệ thống mờ hàm liên thuộc có hình dạng tam giác thể hình Các biến ngôn ngữ đầu vào sử dụng ba tập mờ để mô tả Negative (NE), Zero (ZE), Positive Hình Lưu đồ thuật tốn tiến trình GA xác định thông số hai điều khiển PID (PO) biến ngôn ngữ đầu sử dụng chín Giải thuật di truyền (GA) hỗ trợ phần mềm Matlab để sử dụng công cụ giải toán tối ưu, nhằm đạt giá trị tối ưu 2PID thỏa mãn hàm mục tiêu (20) khơng gian tìm kiếm (21) Các tham số GA nghiên Big (NB), Negative Medium (NM), Negative Small tập mờ để mô tả Negative High (NH), Negative (NS), Zero (ZE), Positive Small (PS), Positive Medium (PM), Positive Big (PB), and Positive High (PH) Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC luật mờ từ đến 10 đưa thể hình Quan hệ vào, FLC khơng gian hiển thị hình KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Bộ điều khiển mờ kết hợp với hai điều khiển PID thiết kế mô phần mềm Matlab/Simulink với tham số hệ thống sử dụng mơ có bảng 1, Hình Các hàm liên thuộc biến đầu vào đầu điều khiển mờ Hình Luật mờ IF-THEN điều khiển mờ Hình Cửa sổ quan hệ vào, điều khiển mờ không gian Từ biến ngôn ngữ đầu vào, đầu hàm thành viên để mô tả biến, tổng cộng 34 = 81 luật mờ sử dụng để điều khiển hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đơi Trong Hình Đường đặc tính đáp ứng vị trí xe nâng, góc lắc móc, góc lắc tải trọng tín hiệu đầu vào điều khiển giàn cần trục Kết mơ thể hình Trong đó: tương ứng đường đặc tính đáp ứng vị trí xe nâng, góc lắc móc, góc lắc tải trọng tín hiệu đầu vào điều khiển giàn cần trục sử dụng FLC-2PID điều khiển hệ thống, vị trí xe nâng có độ điều chỉnh POT=0%, sai số xác lập exl=0%, thời gian xác lập vị trí tx1=4,6 s, góc lắc móc có góc lớn T1max 0,041 0, 041rad rad thời gian xác lập góc lắc tT 5,5 5, 5s, s cịn góc lắc điện phân 0.062rad radvà thời gian xác có góc lớn T max 0,062 lập góc lắc tương ứng đường đặc tính sử dụng 2PID điều khiển hệ thống với thông số tìm kiếm theo phương pháp Ziegler-Nichols kết hợp với phương pháp thử sai tương ứng đường đặc tính sử dụng 10 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA 2PID điều khiển hệ thống với thông số tối ưu hóa thơng qua thuật tốn GA nghiên cứu tác động FLC-2PID, tăng Bằng cách so sánh kết sử dụng điều khiển thấy điều khiển đạt hiệu kiểm soát tốt Nhưng trường hợp sử dụng FLC-2PID có khả thích ứng mạnh mẽ chất lượng điều khiển tốt bảng không đổi Kết mô hiển m2=12 kg l2=0,8 m, thơng số khác thị hình 10 Có thể thấy đường đặc tính tăng m2, l2 bám sát với đường đặc tính khơng thay đổi thơng số bảng Hệ thống đạt chất lượng điều khiển tốt Ngoài ra, hệ thống giàn cần trục hoạt động cịn có nhiễu bên ngồi tác động vào hệ thống Đặc biệt thời điểm khởi động giàn cần trục tạo ma sát lớn làm cho tải trọng dao động mạnh Để kiểm tra độ tin cậy điều khiển FLC-2PID, nhóm tác giả đưa giả thiết bước tín hiệu nhiễu [8] ma sát V d 15 NN, thời gian = s tác động vào hệ thống thời điểm khởi động giàn cần trục Position (m) 1.5 Swing angle (rad) xσ 0.5 Control input (N) Desired position x1 10 Time (s)(a) 15 20 0.1 θ2σ θ1σ -0.1 θ2 θ1 10 15 20 nâng, góc lắc móc, góc lắc tải trọng 100 uσ 50 -50 u 10 Time (s) 15 Hình 10 Đường đặc tính đáp ứng vị trí xe 20 Hình Đường đặc tính đáp ứng vị trí xe nâng, góc lắc móc, góc lắc tải trọng tín hiệu đầu vào điều khiển có nhiễu Kết mơ hiển thị hình Trong đó: tương ứng đường đặc tính có nhiễu tác động bám sát với đường đặc tính khơng có nhiễu Có thể thấy phản ứng hệ thống khơng thay đổi đạt chất lượng điều khiển tốt Trong thực tế sản xuất, hệ thống giàn cần trục hoạt động thơng số trọng lượng tải trọng chiều dài cáp treo tải trọng liên tục thay đổi Để bám sát với tình hình thực tế tín hiệu đầu vào điều khiển thay đổi m2, l2 Để làm rõ tính vượt trội giải pháp, nhóm tác giả tiến hành so sánh điều khiển FLC-2PID với phương pháp điều khiển khác công bố bảng Bảng So sánh FLC-2PID với phương pháp điều khiển khác công bố FLC- ATC GA-FLC FLC 2PID [2] [1] [6] xr1 (m) 1 0,8 POT (%) 0 0,1 exl (%) 0 0 tx1 (s) 4,6 7,1 7,2 tθ1 (s) 5,5 6,5 6,8 13 tθ2 (s) 12 6,5 6,8 13 θ1max (rad) 0,041 0,022 0,06 0,07 θ2max (rad) 0,062 0,024 0,07 0,075 Ký hiệu Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 11 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Căn vào kết bảng ta thấy điều khiển theo dõi thích nghi (ATC - Adaptive tracking control) [2] có θ1max , θ2max nhỏ nhiên tx1 lớn, GA-FLC [1] FLC [6] có θ1max, θ2max, tx1 lớn, FLC-2PID có θ1max, θ2max, tx1 nhỏ Từ kết phân tích thấy điều khiển có hiệu kiểm sốt tốt Tuy nhiên, với đối tượng giàn cần trục kiểu lắc đơi mà nhóm tác giả nghiên cứu sử dụng điều khiển FLC-2PID có chất lượng điều khiển vị trí xe nâng tốt hơn, đồng thời kiểm soát dao động móc dao động tải trọng nhỏ KẾT LUẬN Trong báo này, thiết kế điều khiển mờ kết hợp với hai điều khiển PID có thơng số tối ưu hóa thơng qua giải thuật di truyền (GA) để điều khiển vị trí xe nâng, đồng thời kiểm sốt góc lắc móc góc lắc tải trọng Hiệu điều khiển FLC-2PID kiểm tra thông qua mô Matlab/Simulink Kết quả: s cho thấy chất lượng điều khiển tốt Để kiểm tra độ tin cậy phương pháp điều khiển, mô thay đổi thơng số hệ thống có nhiễu tác động vào hệ thống Các kết mô cho thấy điều khiển đề xuất đạt độ xác cao, góc lắc móc tải trọng nhỏ Từ kết mơ phỏng, tiếp tục nghiên cứu ứng dụng vào thực tế TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dianwei Qian, Shiwen Tong, SukGyu Lee (2016) Fuzzy-Logic-based control of payloads subjected to double-pendulum motion in overhead cranes Automation in Construction 65,133-143 [2] Menghua Zhang, Xin Ma, Xuewen Rong, Xincheng Tian, Yibin Li (2016) Adaptive tracking control for double-pendulum overhead cranes subject to tracking error limitation, parametric uncertainties and external disturbances Mechanical Systems and Signal Processing 76-77,15-32 [3] Y.C Fang, B.J Ma, P.C Wang, and X.B Zhang (2012) A motion planning-based adaptive control method for an underactuated crane system IEEE Transactions on Control Systems Technology 20 (1), 241–248 [4] Khalid L Sorensen, William Singhose, Stephen Dickerson (2007) A controller enabling precise positioning and sway reduction in bridge and gantry cranes Control Engineering Practice 15, 825-837 [5] Diantong Liu, Jianqiang Yi, Dongbin Zhao, Wei Wang (2005) Adaptive sliding mode fuzzy control for a two-dimensional overhead crane Mechatronics 15,505-522 [6] D Qian, S Tong, B Yang, and S Lee (2015) Design of simultaneous input-shaping-based SIRMs fuzzy control for double-pendulum-type overhead cranes Bulletin of the polish academy of sciences technical sciences, Vol 63, No DOI: 10.1515/bpasts, 887-896 [7] Naif B Almutairi and Mohamed Zribi (2016) Fuzzy Controllers for a Gantry Crane System with Experimental Verifications Article in Mathematical Problems in Engineering DOI: 10.1155/1965923 [8] Mahmud Iwan Solihin, Wahyudi, Ari Legowo and Rini Akmeliawati (2009) Robust PID Antiswing Control of Automatic Gantry Crane based on Kharitonov’s Stability P.O.Box 10, 50728 Kuala Lumpur, Malaysia, 978-1-4244-28007/09/$25.00, IEEE [9] Mohammad Javad Maghsoudi, Z Mohamed, A.R Husain, M.O Tokhi (2016) An optimal performance control scheme for a 3D crane Mechanical Systems and Signal Processing 6667, 756-768 [10] Zhe Sun, Ning Wang, Yunrui Bi, Jinhui Zhao (2015) A DE based PID controller for two dimensional overhead crane Proceedings of the 34th Chinese Control Conference July 28-30, Hangzhou, China, 2546-2550 [11] Mahmud Iwan Solihin, Wahyudi, Ari Legowo and Rini Akmeliawati (2009) Robust PID Antiswing Control of Automatic Gantry Crane based on Kharitonov’s Stability P.O.Box 10, 50728 Kuala Lumpur, Malaysia, 978-1-4244-28007/09/$25.00, IEEE [12] Nguyễn Văn Trung, Phạm Đức Khẩn, Phạm Thị Thảo, Lương Thị Thanh Xuân (2017) Ứng dụng giải thuật di truyền thiết kế hai điều khiển PID để điều khiển giàn cần trục cho điện phân đồng Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(58) [13] Mahmud Iwan Solihin and Wahyudi (2007) Fuzzy-tuned PID Control Design for Automatic Gantry Crane P.O Box 10 50728 Kuala Lumpur, Malaysia, 1-4244-1355-9/07/$25.00, IEEE 12 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 ... Thiết kế điều khiển mờ kết hợp với hai điều khiển PID trình bày phần Phần mô tả kết mô Phần Kết luận MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC CỦA HỆ THỐNG GIÀN CẦN TRỤC KIỂU CON LẮC ĐÔI Một hệ thống giàn cần trục kiểu lắc. .. đồ điều khiển FLC- 2PID cho hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đôi mô tả hình Hình Sơ đồ cấu trúc Matlab sử dụng FLC- 2PID điều khiển giàn cần trục kiểu lắc đôi 3.1 Thiết kế hai điều khiển PID Bộ điều. .. Bộ điều khiển mờ kết hợp với hai điều khiển PID (FLC- 2PID) điều khiển thiết bị điều khiển gồm hai thành phần: thành phần điều khiển tuyến tính kinh điển PID thành phần điều khiển thông minh mờ