0

Tổng quan chiến lược áp dụng các kỹ thuật điều khiển vòng hở để điều khiển hệ thống cầu trục

8 16 0
  • Tổng quan chiến lược áp dụng các kỹ thuật điều khiển vòng hở để điều khiển hệ thống cầu trục

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 19/01/2021, 09:42

Bài viết này trình bày tổng quan chiến lược áp dụng các kỹ thuật điều khiển vòng hở mới nhất điều khiển hệ thống cầu trục từ năm 2001 đến năm 2019. Một đánh giá ngắn gọn về mô hình của hệ thống cầu trục con lắc đơn và con lắc đôi cũng được đưa ra, bài viết này cũng tóm tắt hầu hết các công việc liên quan đến việc áp dụng các kỹ thuật điều khiển vòng hở để điều khiển các hệ thống cầu trục đã được công bố trước đây LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA Tổng quan chiến lược áp dụng kỹ thuật điều khiển vòng hở để điều khiển hệ thống cầu trục Overview evaluation of the strategy to apply open loop control techniques to control a crane system Nguyễn Văn Trung 1, 2, Chenglong Du 1, Nguyễn Trọng Quỳnh2, Phạm Thị Thảo2 Email: ngvtrung1982@gmail.com Central South University Changsha, China Trường Đại học Sao Đỏ, Chí Linh, Việt Nam Ngày nhận bài: 4/10/2019 Ngày nhận sửa sau phản biện: 6/12/2019 Ngày chấp nhận đăng: 31/12/2019 Tóm tắt Hệ thống cầu trục sử dụng nhiều ngành vận tải Do đó, việc điều khiển hệ thống cầu trục lĩnh vực nghiên cứu đặc biệt quan trọng Vì viết đánh giá cuối trình bày tổng quan phương pháp điều khiển cầu trục từ năm 2000 đến năm 2016, thiếu thông tin thu thập xếp liên quan đến cập nhật chiến lược điều khiển cho hệ thống điều khiển cầu trục Do đó, viết trình bày tổng quan chiến lược áp dụng kỹ thuật điều khiển vòng hở điều khiển hệ thống cầu trục từ năm 2001 đến năm 2019 Một đánh giá ngắn gọn mơ hình hệ thống cầu trục lắc đơn lắc đơi đưa ra, viết tóm tắt hầu hết công việc liên quan đến việc áp dụng kỹ thuật điều khiển vòng hở để điều khiển hệ thống cầu trục công bố trước Ngoài ra, hệ thống điều khiển chống xoay cho cần cẩu cơng nghiệp có sẵn thị trường mô tả Bài viết hữu ích cho nhà nghiên cứu xác định hướng nghiên cứu cho lĩnh vực đặc biệt quan tâm Từ khóa: Hệ thống cầu trục; điều khiển vịng hở; định hình đầu vào; làm mịn lệnh; lọc Abstract Crane system is used a lot in the transport industry Therefore, the control of crane systems is a particularly important area of research Because the final review article presented an overview of crane control methods from 2000 to 2016, there is a lack of information collected and organized regarding the latest updates on control strategies for crane control systems Therefore, this article presents a overview of the strategy of applying the latest open loop control techniques that control the crane system from 2001 to 2019 A brief review of the model of the single and double pendulum crane is also provided, this article also summarizes most of the work involved in the application of ring control techniques open loop control the previously announced crane systems In addition, anti-swing control systems for industrial cranes available on the market are described This article will be useful for new researchers when identifying research directions for this area of particular interest Keywords: Crane system; open loop control; input shaping; command smoothing; filters ĐẶT VẤN ĐỀ Thế giới ngày phát triển, số lượng hàng hóa, vật liệu nhà xưởng, bến cảng, cơng trình xây dựng, nhà máy luyện kim ngành công nghiệp khác ngày nhiều Để nâng, hạ, lắp ghép, vận chuyển tất loại hàng hóa vật liệu khơng thể thiếu cần cẩu, cần cẩu có khả nâng, hạ, lắp ghép, vận chuyển Người phản biện: GS.TSKH Thân Ngọc Hồn PGS.TS Trần Vệ Quốc khối hàng hóa vật liệu có trọng lượng lớn vật liệu nguy hiểm, tiết kiệm thời gian công sức [1, 2] Ngồi ra, cần cẩu với ưu điểm khơng gian sàn nhỏ sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực công nghiệp, chẳng hạn cần trục tháp, cần trục cầu trục [3] Các cấu trúc này, thể hình Để vận hành cầu trục an toàn, kịp thời hiệu cần điều khiển tối ưu ba thơng số vị trí xe nâng, dao động móc dao động tải trọng [4] Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số (67).2019 19 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Hình Cấu trúc (a) cần cẩu; (b) cần trục tháp; (c) cầu trục Tuy nhiên, vận hành giàn cầu trục khơng, góc lắc tự nhiên móc, tải trọng tác động nhiễu gây ma sát, gió, va chạm, sai lệch trục bánh xe khuyết tật đường ray làm cho chức nâng, hạ, lắp ghép, vận chuyển cầu trục hoạt động hiệu quả, đặc biệt tốc độ định vị chậm độ xác định vị thấp, chí điều chỉnh qua lại lặp lại nhiều lần Điều không ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu sản xuất, mà gây nguy tiềm tàng lớn cho hoạt động an tồn cơng trường, hư hỏng học, tai nạn ngắn mạch, lật cầu trục Theo liệu thống kê điều khiển cầu trục vận chuyển, lắp ghép truyền thống gây lãng phí 30% cho việc điều chỉnh qua lại lặp lại [5] 50% cầu trục bị lệch trục bánh xe, lật cầu trục an toàn nghiêm trọng [6], an toàn cần cẩu ngành xây dựng xem xét [7] Ngày 11/9/2015 Mecca, Ả Rập Xêút xảy vụ tai nạn nghiêm trọng cần cẩu gây [8] Vụ tai nạn khiến 107 người chết 230 người bị thương xảy Nhà thờ Hồi giáo Lớn Ả Rập Xêút gió mạnh mưa lớn gây sụp đổ cần cẩu Vụ tai nạn sập cần cẩu thành phố Vinh làm cho học sinh bị tử vong [9] Vụ tai nạn gãy cần cẩu tỉnh Cà Mau làm cho công nhân bị tử vong [10] Một nghiên cứu [11] tai nạn cần cẩu cho thấy lý vụ tai nạn trường hợp cần cẩu bị lật đổ trường hợp nạn nhân bị công di chuyển trọng tải Cả hai lý tai nạn liên quan đến dao động tải trọng Do đó, để giảm thiểu vụ tai nạn điều khiển cần trục hiệu cần phải nghiên cứu thiết kế điều khiển để điều khiển tốt vị trí xe nâng, dao động móc tải trọng Chiến lược điều khiển vị trí cầu trục truyền thống tương đối đơn giản, dựa kinh nghiệm người lái, khiến hiệu công việc không cao, thời gian không đáp ứng kế hoạch sản xuất, gây thiệt hại nghiêm trọng kinh tế Vì phải tìm phương pháp để điều khiển nhanh xác vị trí xe nâng đồng thời điều khiển góc lắc móc tải trọng nhỏ Do cấp bách để xác định chiến lược điều khiển cải thiện hiệu suất xe nâng giảm dao động móc, tải trọng Trong năm gần đây, nhiều học giả nước thực nhiều nghiên cứu điều khiển vận hành cầu trục đạt kết điều khiển định Trong phải kể đến tình trạng nghiên cứu hệ thống vận hành cầu trục báo [3] trình bày cơng việc nghiên cứu từ năm 1961 đến 2001 phương pháp mơ hình hóa cần cẩu kỹ thuật điều khiển khác sử dụng để điều khiển số cần cẩu kiểu lắc đơn Tuy nhiên, mơ hình cần cẩu kiểu lắc đôi không đề cập [3] Một đánh giá ngắn gọn năm gần trình bày [12] Tuy nhiên, viết tập trung vào việc ứng dụng phương pháp điều khiển thông minh để điều khiển cho hệ thống cầu trục Trong báo [13] trình bày công việc nghiên cứu từ năm 2000 đến 2016 mơ hình hệ thống cầu trục kiểu lắc đơn, kiểu lắc đôi, kỹ thuật điều khiển chống xoay cho hệ thống cầu trục Tuy nhiên, chưa có viết đánh giá tổng hợp trình bày đối tượng điều khiển từ năm 2001 đến 2019 Vì vậy, báo tiến hành trình bày đánh giá toàn diện chiến lược áp dụng kỹ thuật điều khiển vòng hở điều khiển hệ thống cầu trục từ năm 2001 đến 2019 Phần lại báo cấu trúc sau: Phần Mơ hình động lực hệ thống cần cẩu Đề án điều khiển vòng hở trình bày phần Phần hệ thống điều khiển chống xoay cho cần cẩu công nghiệp Phần Kết luận MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC CỦA CÁC HỆ THỐNG CẦN CẨU Hệ thống cần cẩu kiểu lắc đơn Một số mơ hình động lực học cần cẩu kiểu lắc đơn nhà nghiên cứu sử dụng phương trình Lagrangian để thiết lập mơ hình động lực học [14, 15, 16, 17], mơ hình hóa cần cẩu container [18, 19], mơ hình hóa cần cẩu tháp [20, 21], học Lagrangian áp dụng để tạo thành mơ hình động lực học cho cần cẩu bánh xích [22], dựa phân tích nhiễu sóng biển, mơ hình động lực học thiết lập cách sử dụng phương pháp Lagrange [23, 24, 25, 26], mơ hình hóa cần trục hai chiều (2D) [27], mơ hình hóa cần trục ba chiều (3D) [28, 29, 30] sử dụng phương pháp đồ thị trái phiếu để mơ hình hóa cần cẩu ngồi khơi [31], Takagi-Sugeno [32], phân tích phần tử hữu hạn [33], phân tích mơ hình dựa máy tính [34] phương pháp khác [35, 36] Mặt khác, để có mơ hình động lực học xác hơn, số nhà nghiên cứu đưa vào số tham số khác độ đàn hồi, giảm xóc, ma sát ổ đỡ sức cản khơng khí mơ hình động để mơ hình hóa cần trục 20 Tạp chí Nghiên cứu khoa học,Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số (67).2019 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA [37], số nhà nghiên cứu xem xét thay đổi chiều dài cáp khối lượng tải trọng mơ hình mơ [28, 35, 38] Ngồi ra, mơ hình bao gồm phương trình điều khiển động hệ thống đề xuất thử nghiệm thành công cần cẩu công nghiệp 10 [1], phương trình chuyển động cho hệ thống cầu trục với diện hai tải trọng song song giới hạn chiều dài xe đẩy đường ray thiết lập thơng qua phương trình Euler-Lagrange [39], phương trình chuyển động cần trục phi tuyến với ma sát thiết lập thơng qua phương trình Euler-Lagrange [40] 2 Hệ thống cần cẩu kiểu lắc đơi Một số mơ hình động lực học cần cẩu kiểu lắc đôi nhà nghiên cứu sử dụng phương trình Lagrangian để thiết lập mơ hình động lực học cho cần cẩu [41, 42, 43, 44, 45, 46], cần trục tháp [47], số nhà nghiên cứu xem xét giả định khơng có ma sát, cáp cứng khơng có khối lượng, móc tải trọng điểm khối mơ hình động để mơ hình hóa cầu trục [48, 49] Mặt khác, để có mơ hình động lực học xác hơn, số nhà nghiên cứu đưa vào số tham số khác thay đổi thông số khối lượng tải, chiều dài cáp, ma sát sức cản khơng khí mơ hình động để mơ hình hóa cầu trục [4], số nhà nghiên cứu sử dụng công thức Euler-Lagrange để thiết lập mơ hình động lực học hệ thống cầu trục [50] Ngồi ra, mơ hình động lực học hệ thống cầu trục trục kép (DOCS) thiết lập cách sử dụng phương pháp mơ hình Lagrangian [51], phương trình động cầu trục có chiều dài cáp không đổi thiết lập cách sử dụng phương pháp mơ hình Lagrangian [52], mơ hình động lực học cho cần cẩu nhiều dây thiết lập [53], cách sử dụng phương pháp mơ hình Lagrangian, mơ hình động lực học cho phối hợp cần cẩu thiết lập [54] cách sử dụng phương pháp mơ hình Lagrangian, sử dụng phương trình Lagrangian để thiết lập mơ hình động lực học cho cầu trục [55] với ràng buộc vật lý truyền động bao gồm vận tốc giới hạn gia tốc giới hạn đưa vào hệ thống Trong báo này, cơng thức ngắn gọn để mơ hình hóa cần cẩu khơng phương pháp Lagrangian đưa Sơ đồ hệ thống cần trục cao lắc đơi minh họa hình Các thông 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, q1 góc lắc móc, q1 vận tốc góc móc, q2 góc lắc tải trọng, q2 vận tốc góc tải trọng Giàn cần trục di chuyển với lực đẩy F (N) Giả sử dây cáp khối lượng cứng Bảng Ký hiệu giá trị thông số giàn cần trục kiểu lắc đôi Ký hiệu M m1 m2 l1 l2 q Mơ tả Khối lượng xe nâng Trọng lượng móc Trọng lượng tải trọng Chiều dài cáp treo móc Chiều dài cáp treo tải trọng Hằng số hấp dẫn Giá trị 24 10 0.6 9,81 Đơn vị kg kg kg m m m/s2 Hình Sơ đồ hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đôi Các phương trình chuyển động thu cách: Theo phương trình Lagrangian: ! ! #$ !" #%̇ ! "− #$ #%! = 𝑄𝑄' Trong đó: qi: hệ tọa độ suy rộng; i: số bậc tự hệ thống; Qi: lực bên ngoài, L = T − P; P: hệ thống; T: động hệ thống 𝑇𝑇 = 𝑇𝑇! + 𝑇𝑇"# +𝑇𝑇"% = 𝛭𝛭𝑥𝑥̇ % % ̇% % + 𝑚𝑚# +𝑥𝑥̇ + 𝑙𝑙# 𝜃𝜃# + 2𝑥𝑥̇ 𝑙𝑙# 𝜃𝜃̇# 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝜃𝜃# # + 𝑚𝑚% (𝑥𝑥̇ % + 𝑙𝑙#% 𝜃𝜃#̇ % + 𝑙𝑙%% 𝜃𝜃̇%% + 2𝑥𝑥̇ 𝑙𝑙# 𝜃𝜃#̇ 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝜃𝜃# % +2𝑥𝑥̇ 𝑙𝑙% 𝜃𝜃̇% 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝜃𝜃% + 2𝑙𝑙# 𝑙𝑙% 𝜃𝜃̇# 𝜃𝜃̇% 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐(𝜃𝜃# − 𝜃𝜃% )) (1) (2) Thế hệ thống là: 𝑃𝑃 = (𝑚𝑚! + 𝑚𝑚" )𝑔𝑔𝑙𝑙! (1 − 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝜃𝜃! ) (3) +𝑚𝑚" 𝑔𝑔𝑙𝑙" (1 − 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝜃𝜃" ) Thay (2), (3) vào (1) ta có phương trình phi tuyến chuyển động hệ thống giàn cần trục kiểu lắc đôi sau: 𝑎𝑎! 𝑥𝑥̈ + 𝑎𝑎" (𝜃𝜃̈! 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝜃𝜃! − 𝜃𝜃̇!" 𝑐𝑐𝑠𝑠𝑠𝑠𝜃𝜃! ) (4) +𝑎𝑎# /𝜃𝜃̈" 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝜃𝜃" − 𝜃𝜃̇"" 𝑐𝑐𝑠𝑠𝑠𝑠𝜃𝜃" = 𝐹𝐹 − 𝐹𝐹$% + 𝐹𝐹& Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số (67).2019 21 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 𝑎𝑎! 𝜃𝜃"̈ + 𝑎𝑎# 𝜃𝜃̈$ 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐(𝜃𝜃" − 𝜃𝜃$ ) + 𝑎𝑎# 𝜃𝜃̇$$ 𝑐𝑐𝑠𝑠𝑠𝑠(𝜃𝜃" − 𝜃𝜃$ ) (5) +(𝑚𝑚" + 𝑚𝑚$ )𝑔𝑔𝑙𝑙" 𝑐𝑐𝑠𝑠𝑠𝑠𝜃𝜃" + 𝑎𝑎$ 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝜃𝜃" 𝑥𝑥̈ = 𝐹𝐹%! 𝑎𝑎! 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝜃𝜃" 𝑥𝑥̈ + 𝑎𝑎# 𝜃𝜃$̈ 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐(𝜃𝜃$ − 𝜃𝜃" ) + 𝑎𝑎% 𝜃𝜃̈" (6) −𝑎𝑎# 𝜃𝜃$̇ " 𝑐𝑐𝑠𝑠𝑠𝑠(𝜃𝜃$ − 𝜃𝜃" ) + 𝑎𝑎! 𝑔𝑔𝑐𝑐𝑠𝑠𝑠𝑠𝜃𝜃" = 𝐹𝐹&! Trong đó: 𝑎𝑎! =(𝑀𝑀 + 𝑚𝑚! + 𝑚𝑚" ),𝑎𝑎" =(𝑚𝑚! + 𝑚𝑚" )𝑙𝑙! ,𝑎𝑎# = 𝑚𝑚" 𝑙𝑙" , 𝑎𝑎$ =(𝑚𝑚! + 𝑚𝑚" )𝑙𝑙!" , 𝑎𝑎% =𝑚𝑚" 𝑙𝑙! 𝑙𝑙" , 𝑎𝑎& =𝑚𝑚" 𝑙𝑙"" Mô hình tốn hệ thống mà nhóm tác giả đề xuất khác với mơ hình tốn báo [13] số báo khác số tham số khác hệ số giảm xóc nhớt liên quan đến chuyển động xe đẩy, móc, tương ứng tham số liên quan đến ma sát đưa vào mơ hình động để mơ hình hóa hệ thống giàn cầu trục Mơ hình động lực hệ thống giàn cần trục thiết kế mô phần mềm MATLAB/ Simulink trường hợp khơng có thiết bị điều khiển để xác minh tính xác mơ hình động lực, đồng thời đặt móng vững cho nghiên cứu thử nghiệm mô hình Mơ mơ hình động lực với tham số hệ thống sử dụng bảng u = 100 N Chúng ta có kết mơ thể hình Hình Đường đặc tính đáp ứng vị trí xe nâng, góc lắc móc góc lắc tải trọng Trong đó: x1: đường đặc tính đáp ứng vị trí xe nâng liên tục tăng dần theo thời gian; q1, q2: đường đặc tính đáp ứng góc lắc móc góc lắc tải trọng liên tục lắc mạnh không ngừng Đây tượng lắc đôi phức tạp làm cho khả định vị thiếu xác gây an tồn.Vì vậy, với kết mô xác minh phù hợp với đặc tính động lực hệ thống giàn cần trục muốn thời gian ngắn, đồng thời kiểm soát góc xoay móc tải trọng nhỏ Trong nội dung này, trọng tâm đánh giá ngắn gọn ba kỹ thuật điều khiển vịng hở chính, cụ thể định hình đầu vào, làm mịn lệnh lọc Hình cho thấy sơ đồ khối để thực chiến lược điều khiển vòng hở cho hệ thống cầu trục [13] Hình Sơ đồ khối chiến lược điều khiển vòng hở cho hệ thống cầu trục 3.1 Định hình đầu vào Định hình đầu vào nhiều nhà nghiên cứu sử dụng cách phổ biến nhằm giảm thiểu chuyển động gây rung động dao động cần cẩu, đồng thời áp dụng thời gian thực Trong tài liệu [56-64] sử dụng định hình đầu vào để điều khiển cần trục, độ rung động hệ thống cần trục giảm kết hợp tín hiệu đầu vào với chuỗi xung thiết kế dựa tần số tự nhiên tỷ lệ giảm chấn hệ thống cần trục Trong [65] sử dụng lệnh định hình để điều khiển cấu trúc linh hoạt, định hình đầu vào cho cầu trục [66], cần cẩu container [67-70], cần trục khí nén cần cẩu [71, 72], cần trục quay [73-75], dựa phân tích tuyến tính hệ thống tuyến tính để định hình đầu vào cho cầu trục [76, 77] Trong [76] sử dụng thuật tốn định hình để phù hợp với hệ thống phi tuyến mạnh cho cần trục tháp Định hình đầu vào có ưu điểm dễ thực hiện, chi phí thấp khơng u cầu thêm cảm biến [78] Tuy nhiên, định hình đầu vào hoạt động với nhiễu bên với tần số dao động [79], đồng thời góc lắc ban đầu phải [78] Một số nhà nghiên cứu kết hợp sơ đồ kiểm soát phản hồi với máy ép hình đầu vào để điều khiển cần cẩu [80-83] Trong sơ đồ phản hồi điều khiển vị trí giỏ hàng, đồng thời phát hiện, loại bỏ nhiễu loạn từ bên ngồi tác động vào hệ thống hình dạng đầu vào để triệt tiêu dao động móc tải trọng Trong [84], hệ thống cần cẩu kiểu lắc đơi chịu nhiễu loạn bên ngồi điều khiển định hình đầu vào kết hợp với kiểm soát phản hồi Trong [85] thiết kế máy tạo lệnh lai hai lắc Hình minh họa sơ đồ khối chiến lược điều khiển lai cho hệ thống cầu trục [13] ĐỀ ÁN ĐIỀU KHIỂN VÒNG HỞ Để thực chiến lược điều khiển vòng hở cho hệ thống cầu trục đến vị trí mong Hình Sơ đồ khối chiến lược điều khiển lai cho hệ thống cầu trục 22 Tạp chí Nghiên cứu khoa học,Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số (67).2019 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HĨA Ngồi ra, số báo khác sử dụng kỹ thuật định hình đầu vào cách sử dụng tốc độ đầu hệ thống cầu trục [86] Trong [17], hình dạng đầu vào dựa mạng thần kinh đào tạo cách tối ưu hóa dịng hạt để giảm thiểu dao động tải trình nâng trường hợp thông số tải trọng thay đổi Một sơ đồ nhận dạng đầu vào tự động khả thi thực điều khiển logic lập trình cơng nghiệp trình bày để định hình tín hiệu đầu vào để giảm dao động tải trọng cho cần cẩu 3D [83] Sử dụng kỹ thuật định hình đầu vào chức liên tục [87], sử dụng kỹ thuật định hình đầu vào điều chế tần số [88] sử dụng kỹ thuật định hình đầu vào với độ trễ phân tán [89] Trong [90], cần trục ba chiều (3D) phi tuyến với ma sát điều khiển sơ đồ định hình đầu vào cải tiến thuật tốn tối ưu hóa dịng hạt (PSO) Để đối phó với độ không đảm bảo tham số hệ thống, [91] đề xuất hình dạng đầu vào thích ứng dựa thay đổi tần số chế độ linh hoạt Trong [92] đề xuất định dạng lệnh trì hỗn thời gian thích ứng cho hệ thống Trong [93] thiết kế việc định hình lệnh thích ứng miền thời gian mà khơng cần phải lấy thông tin tham số hệ thống Trong [30], cần cẩu không 3D điều khiển phương pháp định hình lệnh dựa đầu thích ứng Trong [94] thiết kế định hình đầu vào thích ứng cho cần trục không, cần cẩu 3D [95], định hình đầu vào thích ứng sửa đổi định hình [96] định hình đầu vào thích ứng cho cần trục có thơng số hệ thống thay đổi [97] 3.2 Làm mịn lệnh Làm mịn lệnh kỹ thuật điều khiển vịng hở triệt tiêu nhiều rung động hệ thống thông qua việc làm mịn lệnh ban đầu cách ước tính tần số tự nhiên hệ thống tỷ lệ giảm xóc hệ thống [94] Trong [98, 99], nhà nghiên cứu sử dụng làm mịn lệnh để triệt tiêu dao động cần trục Trong [100] thực so sánh chức bước hình đầu vào làm mịn lệnh cách sử dụng đường cong S Kết chức bước hình đầu vào có hiệu triệt tiêu dao động tải trọng, mạnh mẽ lỗi mô hình hóa có khả di chuyển nhanh lệnh đường cong S Kỹ thuật làm mịn lệnh kết hợp với lệnh từ chối gió để điều khiển cần trục [101] Trong [102] đề xuất kỹ thuật để tạo cấu hình gia tốc xác nhận cách sử dụng mơ hình tỷ lệ cần trục 3.3 Bộ lọc Việc thiết kế lọc để điều khiển cần trục kỹ thuật điều khiển vòng hở nhiều nhà nghiên cứu sử dụng để điều khiển ảnh hưởng tải trọng cầu trục Một số nghiên cứu liên quan đến lọc phản hồi xung vô hạn (IIR) thực để điều khiển cần trục [103-105] Tuy nhiên, lọc IIR có nhược điểm khơng có pha xác chúng thường khó điều khiển Để khắc phục nhược điểm này, số nhà nghiên cứu sử dụng lọc phản hồi xung hữu hạn (FIR) với ưu điểm ln có pha tuyến tính dễ điều khiển để điều khiển cần trục [106-108] Trong [109] thiết kế định hình đầu vào lọc FIR Trong [110] nghiên cứu chuyển tiếp cấp liệu FIR đa đầu cho điều khiển theo dõi HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHỐNG XOAY CHO CẦN CẨU CƠNG NGHIỆP Vì kiểm sốt cần trục quan trọng để tăng suất an toàn, đó, năm gần có nhiều cơng ty, nhà máy, xí nghiệp bến cảng đặt hàng mua nhiều cần cẩu xếp tự động để tăng tính tự động hóa, tăng suất an toàn vận hành cầu trục Để đáp ứng với nhu cầu thực tế này, nhiều công ty tập trung nghiên cứu, phát triển chế tạo hệ thống điều khiển cầu trục công nghiệp hoạt động hiệu quả, an tồn, định vị nhanh có khả loại bỏ tốt dao động tải trọng Các sản phẩm chủ yếu nhằm mục đích tăng tốc thời gian xử lý giảm gánh nặng công việc người vận hành Trong phải kể đến số hệ thống điều khiển chống lắc có sẵn thị trường cụ thể sau: sản phẩm DynAPilot Sway Control System sản xuất công ty KONECRANES [111], hệ thống điều khiển lắc SIMOCRane sản xuất công ty SIEMENS [112], sản phẩm EXPERTOPERATOR Crane Controls sản xuất công ty CAMotion Inc and PaR Systems [113], Sway Control System Series sản xuất công ty MAGNETEK [114], AntiswayComplete sản xuất công ty SmartCrane LLC [115], Crane control and safety with the ACS880 industrial drives sản xuất công ty ABB [116] KẾT LUẬN Bài viết tổng quan chiến lược áp dụng kỹ thuật điều khiển vòng hở điều khiển hệ thống cầu trục từ năm 2001 đến 2019 Điều khiển vòng hở cho hệ thống cầu trục có ưu điểm dễ thực hiện, khơng cần cảm biến để đo góc lắc móc tải trọng, tiết kiệm chi phí, triệt tiêu nhiều rung động hệ thống, kiểm soát mức độ ảnh hưởng tải trọng đầu vào điều khiển thường khơng tính đến thay đổi hệ thống, đồng thời điều khiển xác vị trí xe nâng thời gian ngắn điều khiển góc xoay tải trọng nhỏ Tuy nhiên, nhược điểm phương pháp điều khiển vịng hở hoạt động hiệu với nhiễu loạn bên tác động vào hệ thống gió, sóng biển ma sát phi tuyến với tần số dao động, đồng thời góc lắc ban đầu phải Do đó, hương nghiên cứu tương lai nhóm tác giả đánh giá tồn diện chiến lược Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số (67).2019 23 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC áp dụng kỹ thuật điều khiển vịng kín phương pháp điều khiển khác để điều khiển hệ thống cầu trục Bài báo dự kiến thúc đẩy tạo ý tưởng cho nhà nghiên cứu tăng cường cải thiện đề án có hướng tới chiến lược điều khiển hiệu cho hệ thống cầu trục khác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] K L Sorensen, W Singhose, S Dickerson (2007), A controller enabling precise positioning and sway reduction in bridge and gantry cranes, Control Engineering Practice 15 825-837 [2] Ngo QH, Hong KS (2012), Sliding-mode antisway control of an offshore container crane, IEEE/ ASME Trans Mechatronics;17(2):201-209 [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] E.M Abdel-Rahman, A.H Nayfeh, Z.N Masoud (2003), Dynamics and control of cranes: a review, J Vib Control 863-908 M Zhang, X Ma, X Rong, X Tian, Y Li (2016), Adaptive tracking control for double-pendulum overhead cranes subject to tracking error limitation, parametric uncertainties and external disturbances, M S and S P 76-77 15-32 C Liu, H Zhao, Y Cui (2011), Research on application of fuzzy adaptive PID controller in bridge crane control system, in: Int Conf Control Autom Syst Eng., IEEE, Beijing China, pp 1-4 Ermidoro M, Cologni A L, F S, et al (2016), Fixed-order gain-scheduling anti-sway control of overhead bridge cranes[J] M; 39:237-247 R.L Neitzel, N.S Seixas, K.K Ren (2001), A review of crane safety in the construction industry, Appl Occup Environ Hyg 16 1106-1117 BBC News (2015), Mecca crane collapse: 107 dead at Saudi Arabia’s grand mosque, (accessed 30.12.2019) Vietnamnet.vn (2016), The Department of Construction was surprised because the crane collapsed into the school, , (accessed 30.12.2019) [10] Baomoi.com (2019), Broken crane, a worker was crushed to death, , (accessed 30.12.2019) [11] S Rishmawi (2016), Tip-Over Stability Analysis of Crawler Cranes in Heavy Lifting Applications Master’s Thesis, Georgia Institute of Technology [12] P Hyla (2012), The crane control systems: a survey, in: 17th Int, Conf Methods Model Autom Robot., Miedzyzdroje, Poland, pp 505–509 [13] L Ramli, Z Mohamed, A M A, H.I J, I M L (2017), Control strategies for crane systems: A comprehensive review, M S and S P 95 1-23 [14] R.M.T R I, M.A A, M.S R, F.R.M R (2010), Nonlinear dynamic modelling and analysis of a 3-D overhead gantry crane system with system parameters variation, Int J Simul Syst Sci Technol 11 9-16 [15] N Sun, Yongchun Fang (2014), Nonlinear tracking control of underactuated cranes with load transferring and lowering: T and e A 50 2350-2357 [16] V.S Renuka, A.T M (2013), Precise modelling of a gantry crane system including friction, 3D angular swing and hoisting cable flexibility, Int J Theor Appl Res Mech Eng 119-125 [17] L R, Z M, H.I J (2018), A neural networkbased input shaping for swing suppression of an overhead crane under payload hoisting and mass variations, M S and S P 107 484-501 [18] N.D Zrnic´, K Hoffmann, S.M Bošnjak (2009), Modelling of dynamic interaction between structure and trolley for mega container cranes, M C Model Dyn Syst 15 295-311 [19] E Pap, M Georgijević, V Bojanić, G Bojanić (2010), Pseudo-analysis application in complex mechanical systems modelling of container quay cranes, in: SIISY IEEE Int S Intell Syst I, Subotica, Serbia, pp 493-496 [20] A T Le, S-G Lee (2017), 3D cooperative control of tower cranes using robust adaptive techniques, Journal of the Franklin Institute 354 8333-8357 [21] H Chen, Yc Fang, N Sun (2019), An adaptive tracking control method with swing suppression for 4-DOF tower crane systems, Mechanical Systems and Signal Processing 123 426-442 [22] L A Tuan, S-G Lee (2018), Modeling and advanced sliding mode controls of crawler cranes considering wire rope elasticity and complicated operations, M S and S P 103 250-263 [23] Yuzhe Qian, Yongchun Fang, Biao Lu (2019), Adaptive robust tracking control for an offshore ship-mounted crane subject to unmatched sea wave disturbances, M S and S P 114 556-570 [24] Yuzhe Qian, Yongchun Fang, Biao Lu (2017), Adaptive repetitive learning control for an offshore boom crane, Automatica 82 21-28 [25] Q H Ngo, N P Nguyen, C N Nguyen, T H Tran, Q P Ha (2017), Fuzzy sliding mode control of an offshore container crane, Ocean E 140 125-134 [26] R.M.T R Ismail, N D That, Q.P Ha (2015), Modelling and robust trajectory following for offshore container crane systems, Automation in Construction 59 179-187 [27] Dt Liu, JqYi, Db Zhao, W Wang (2005), Adaptive sliding mode fuzzy control for a two-dimensional overhead crane, M 15 505-522 [28] M Pauluk (2016), Optimal and robust control of 3D crane, Prz Elektrotechniczny 92 206-212 [29] Xq Wu, Xx He (2016), Partial feedback linearization control for 3-D underactuated overhead crane systems, ISA T 65 361-370 [30] A M Abdullahi, Z M, H S, H R P , M.S Z A, F.S I, A H (2018), Adaptive output-based command shaping for sway control of a 3D overhead crane with payload hoisting and wind disturbance, M S and S P 98 157-172 [31] Y Chu, V Aesoy, H Zhang, O Bunes (2014), Modelling and simulation of an offshore hydraulic crane in: Proc - 28th Eur, Conf Model Simulation, ECMS, B, Italy, 2014, pp 87-93 [32] Zhao Y, Gao H (2012), Fuzzy-model-based control of an overhead crane with input delay and actuator saturation IEEE T F Syst;20(1):181186 [33] I Gerdemeli, S Kurt, O Deliktaᶊ (2010), Finite element analysis of the tower crane, in: 14th Int Res Conf Mediterranean Cruise, pp 561-564 24 Tạp chí Nghiên cứu khoa học,Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số (67).2019 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA [34] H Abdel-Khalek, K Shawki, M Adel (2013), A Computer-based model for optimizing the location of single tower crane in construction sites, Int J Eng Sci Innov Technol 438-446 [35] K.A.F Moustafa, E.H G, A.M.A El-M, M.I.S I (2005), Modelling and control of overhead cranes with flexible variable-length cable by finite element method, T I M C 27 1-20 [36] W Xu, B Liu, J Chu, X Zhou (2012), An antiswing and positioning controller for overhead cranes based on multi-sliding mode method Adv Mater, Res 468-471 328-334 [37] I Marinović, D S, B J (2012), A slewing crane payload dynamics, Teh Vjesn 19 907–916 [38] L A T, A J, G.H K, S.G L (2011), Feedback linearization control of overhead cranes with varying cable length, in: Int Conf, Control Autom Syst Gyeonggi-Do, South Korea, pp 906-911 [39] Zc Zhang, Yq Wu, Jm Huang (2016), Robust adaptive antiswing control of underactuated crane systems with two parallel payloads and rail length constraint, ISA Transactions 65 275–283 [40] M Hamdy, R Shalaby, M Sallam (2018), A hybrid partial feedback linearization and deadbeat control scheme for a nonlinear gantry crane, Journal of the Franklin I 355 6286-6299 [41] D Kim, W Singhose (2006), Reduction of double-pendulum bridge crane oscillations, in: 8th Int Conf, Motion Vib Control (MOVIC 2006), Daejon, Korea, pp 300-305 [42] J Neupert, T Heinze, O S, K S (2009), Observer design for boom cranes with double-pendulum effect, in: Proc, IEEE Int Conf Control Appl., Saint Petersburg, pp 1545-1550 [43] N Sun, Ym Wu, H C, Yc F (2018), An energyoptimal solution for transportation control of cranes with double pendulum dynamics: Design and experiments, M S and S P 102 87-101 [44] Mh Zhang, X Ma, H Chai, Xw Rong, Xc Tian, Yb Li (2016), A novel online motion planning method for double-pendulum overhead cranes, Nonlinear Dyn 85:1079-1090 [45] H Moradi, G Vossoughi (2015), State estimation, positioning and anti-swing robust control of traveling crane-lifter system, Applied Mathematical Modelling 39 6990-7007 [46] M Giacomelli, F Padula, L Simoni, A Visioli (2018), Simplified input-output inversion control of a double pendulum overhead crane for residual oscillations reduction, Mechatronics 56 37-47 [50] M.A Ahmad, M.S Saealal, R.M.T Raja Ismail, M.A Zawawi, A.N.K Nasir, M.S Ramli (2011), Single input fuzzy controller with command shaping schemes for double-pendulum-type overhead crane, AIP Conf Proc 1337, 113-117 [51] Biao Lu, Yongchun Fang, Ning Sun (2019), Enhanced-coupling adaptive control for doublependulum overhead cranes with payload hoisting and lowering, Automatica 101 241-251 [52] H.I Jaafar, Z M, M.A S, N.A M S, L R, A.M A (2019), Model reference command shaping for vibration control of multimode flexible systems with application to a double-pendulum overhead crane, M S and S P 115 677-695 [53] B Lu, Yc Fang, N Sun (2018), Nonlinear control for underactuated multi-rope cranes: Modeling, theoretical design and hardware experiments, Control Engineering Practice 76 123-132 [54] B Lu, Yc F, N S (2018), Modeling and nonlinear coordination control for an underactuated dual overhead crane system, Automatica 91 244-255 [55] T Ho, K Suzuki, M Tsume, R T, T M, K T (2019), A switched optimal control approach to reduce transferring time, energy consumption, and residual vibration of payload’s skew rotation in crane systems, Control E P 84 247-260 [56] Z.N Masoud, M.F Daqaq (2006), A graphical approach to input-shaping control design for container cranes with hoist, IEEE Trans, Control Syst Technol 14 1070-1077 [57] S Garrido, M Abderrahim, A Gimenez, R Diez, C Balaguer (2008), Anti-swinging input shaping control of an automatic construction crane, IEEE Trans, Autom Sci Eng 549-557 [58] J Vaughan, A Karajgikar, W Singhose (2011) A study of crane operator performance comparing PD-control and input shaping, in: 2011 Am Control Conf., San Francisco, USA, pp 545-550 [59] W Singhose, J V (2011), Reducing vibration by digital filtering and input shaping, IEEE Trans, Control Syst Technol 19 1410-1420 [60] S Ragunathan, D Frakes, K P, W S (2011), Filtering effects on input-shaped command signals for effective crane control, in: IEEE Int, Conf Control A ICCA, S, Chile, pp 1097–1101 [61] Y Hu, B Wu, J Vaughan, W Singhose (2013), Oscillation suppressing for an energy efficient bridge crane using input shaping, in: 2013 9th Asian Control Conf., IEEE, Sabah, Malaysia [62] J Vaughan, J Yoo, N K, W S (2013), Multi-input shaping control for multi-hoist cranes, in: 2013 Am Control Conf., W, USA, pp 3455-3460 [47] W Singhose, D Kim (2007), Manipulation with tower cranes exhibiting double-pendulum oscillations in: IEEE Int, Conf Robot Autom., Rome, Italy, pp 4550-4555 [63] D Fujioka, M Shah, W Singhose (2015), Robustness analysis of input-shaped model reference control on a double-pendulum crane, in: 2015 Am C Conf., IEEE, C, pp 2561-2566 [48] Dw Qian, Sw Tong, SukGyu Lee (2016), FuzzyLogic-based control of payloads subjected to double-pendulum motion in overhead cranes, Automation in Construction 65 133-143 [64] D Fujioka, W Singhose (2015), Input-shaped model reference control of a nonlinear timevarying double-pendulum crane, in: 2015 10th Asian Control Conf., IEEE, Sabah, Malaysia [49] D QIAN, S TONG, B YANG, S LEE (2015), Design of simultaneous input-shaping-based SIRMs fuzzy control for double-pendulum-type overhead cranes, B OF THE P A OF S T S, Vol 63, No 887-896 [65] W Singhose (2009), Command shaping for flexible systems: A review of the first 50 years, Int J Precis Eng Manuf 10 153-168 [66] X Xie, J Huang, Z Liang (2013), Vibration reduction for flexible systems by command smoothing, Mech Syst Signal P 39 461-470 Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số (67).2019 25 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC [67] W Singhose, J Lawrence, K Sorensen, D Kim (2006), Applications and educational uses of crane oscillation control, FME Trans 34 175183 THÔNG TIN TÁC GIẢ [68] C Do Huh, K.S Hong (2002), Input shaping control of container crane systems: limiting the transient sway angle, IFAC Proc 35 445-450 - Tóm tắt q trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp chương trình đào tạo, nghiên cứu): + Năm 2005: Tốt nghiệp Đại học ngành Điện khí hóa xí nghiệp mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất + Năm 2009: Tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Đo lường hệ thống điều khiển, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Tóm tắt cơng việc tại: Giảng viên Khoa Điện, Trường Đại học Sao Đỏ Đang làm nghiên cứu sinh ngành Khoa học Kỹ thuật điều khiển, Trường Đại học Trung Nam, Trung Quốc - Lĩnh vực quan tâm: Đo lường, khoa học kỹ thuật điều khiển - Email: ngvtrung1982@gmail.com - Điện thoại: 0988941166 Nguyễn Văn Trung Chenglong Du - Tóm tắt q trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp chương trình đào tạo, nghiên cứu): + Năm 2016: Tốt nghiệp Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân, Cáp Nhĩ Tân, Trung Quốc, chuyên ngành Tự động hóa -Tóm tắt cơng việc tại: Đang làm nghiên cứu sinh ngành Khoa học Kỹ thuật điều khiển, Trường Đại học Trung Nam, Trung Quốc - Lĩnh vực quan tâm: Khoa học kỹ thuật điều khiển Nguyễn Trọng Quỳnh - Tóm tắt q trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp chương trình đào tạo, nghiên cứu): + Năm 2005: Tốt nghiệp Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên, chuyên ngành Tự động hóa + Năm 2018: Tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Kỹ thuật điện tử, Trường Đại học Sao Đỏ - Tóm tắt công việc tại: Giảng viên Khoa Điện, Trường Đại học Sao Đỏ - Lĩnh vực quan tâm: Tự động hóa - Email: trongquynhk36ib@gmail.com - Điện thoại: 0986836399 Phạm Thị Thảo - Tóm tắt q trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp chương trình đào tạo, nghiên cứu): + Năm 2002: Tốt nghiệp Trường Đại học Kỹ thuật cơng nghiệp Thái Ngun, chun ngành Điện khí hóa cung cấp điện xí nghiệp + Năm 2004: Tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Tự động hóa, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Tóm tắt cơng việc tại: Giảng viên Khoa Điện, Trường Đại học Sao Đỏ - Lĩnh vực quan tâm: Tự động hóa - Mail: phamhathao@gmail.com - Điện thoại: 0905006188 26 Tạp chí Nghiên cứu khoa học,Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số (67).2019 ... chiến lược điều khiển lai cho hệ thống cầu trục [13] ĐỀ ÁN ĐIỀU KHIỂN VÒNG HỞ Để thực chiến lược điều khiển vòng hở cho hệ thống cầu trục đến vị trí mong Hình Sơ đồ khối chiến lược điều khiển. .. [116] KẾT LUẬN Bài viết tổng quan chiến lược áp dụng kỹ thuật điều khiển vòng hở điều khiển hệ thống cầu trục từ năm 2001 đến 2019 Điều khiển vòng hở cho hệ thống cầu trục có ưu điểm dễ thực... diện chiến lược áp dụng kỹ thuật điều khiển vòng hở điều khiển hệ thống cầu trục từ năm 2001 đến 2019 Phần lại báo cấu trúc sau: Phần Mơ hình động lực hệ thống cần cẩu Đề án điều khiển vòng hở
- Xem thêm -

Xem thêm: Tổng quan chiến lược áp dụng các kỹ thuật điều khiển vòng hở để điều khiển hệ thống cầu trục, Tổng quan chiến lược áp dụng các kỹ thuật điều khiển vòng hở để điều khiển hệ thống cầu trục

Hình ảnh liên quan

Hình 1. Cấu trúc của (a) cần cẩu; (b) cần trục tháp; và (c) cầu trục - Tổng quan chiến lược áp dụng các kỹ thuật điều khiển vòng hở để điều khiển hệ thống cầu trục

Hình 1..

Cấu trúc của (a) cần cẩu; (b) cần trục tháp; và (c) cầu trục Xem tại trang 2 của tài liệu.
Một số mô hình động lực học của các cần cẩu kiểu con lắc đôi đã được các nhà nghiên cứu sử dụng  phương  trình  Lagrangian  để  thiết  lập  mô  hình  động lực học cho cần cẩu [41, 42, 43, 44, 45, 46],  cần trục tháp [47], một số nhà nghiên cứu đã xem  xét - Tổng quan chiến lược áp dụng các kỹ thuật điều khiển vòng hở để điều khiển hệ thống cầu trục

t.

số mô hình động lực học của các cần cẩu kiểu con lắc đôi đã được các nhà nghiên cứu sử dụng phương trình Lagrangian để thiết lập mô hình động lực học cho cần cẩu [41, 42, 43, 44, 45, 46], cần trục tháp [47], một số nhà nghiên cứu đã xem xét Xem tại trang 3 của tài liệu.

Từ khóa liên quan