Bộđiều khiển Tải trọng (kg) Đáp ứng góc dao động Đáp ứng vị trí Biên độ dao động lớn nhất 𝜽𝜽𝟏𝟏(o) Biên độ dao động lớn nhất 𝜽𝜽𝟐𝟐 (o) Thời gian xác lập (s) Độ quá điều chỉnh (%) ZVDD+ETM4 5 0.94 0.982 10.78 0 ETM4+ZVDD 1.08 1.102 10.02 0 ETM4+ETM4 1.121 1.165 9.92 0 ZVDD+ETM4 2 0.941 1.028 10.74 0 ETM4+ZVDD 1.084 1.127 9.96 0 ETM4+ETM4 1.127 1.226 9.84 0 ZVDD+ETM4 10 0.953 0.968 10.8 0 ETM4+ZVDD 1.067 1.086 10.04 0 ETM4+ETM4 1.102 1.143 9.9 0
Qua các trường hợp mô phỏng, ta thấy được ảnh hưởng của việc chọn bộ tạo dạng đến đáp ứng vị trí. Đáp ứng vị trí phụ thuộc phần lớn vào bộ tạo dạng thứ nhất, qua các hình 4.22, 4.25, 4.28, có thể thấy được bộETM4+ZVDD có đáp ứng vị trí gần như tương đồng với bộ ETM4+ETM4. Trong khi đó bộ ZVDD+ETM4 có đáp ứng vị trí chậm hơn hai bộ tạo dạng cịn lại. Ngồi ra, bộ tạo dạng thứ nhất cũng quyết định phần lớn tới đáp ứng góc dao động. Hai bộ tạo dạng có bộ tạo dạng thứ nhất là bộ ETM4 (ETM4+ETM4 và ETM4+ZVDD) có đáp ứng góc dao động gần tương tự nhau, có đáp ứng nhanh và bền vững hơn bộ ZVDD+ETM4. Tuy nhiên, biên độ góc dao động lớn nhất và tín hiệu điều khiển của bộ ZVDD+ETM4 tốt hơn hai bộ còn lại.
4.6 Kết luận
Qua kết quả mơ phỏng, ta có thể rút ra được một số kết luận như sau. Bộ điều khiểnđược thiết kế trong luận văn đáp ứng được yêu cầu điều khiểncủa đối tượng cầu trục con lắc đơi: điều khiển vị trí và dập dao động tải trọng. Bộ điều khiển ADRC có ưu điểm chống nhiễu tốt, tín hiệu điều khiển nhỏ nếu áp dụng trong thực tiễn để điều khiển cầu trục sẽ rất thuận lợi trong việc lựa chọn cơ cấu chấp hành.
Phương pháp ETMn có cùng thời gian đáp ứng như phương pháp ZVD nhưng tạo dạng nhiều hơn, làm giảm biên độ góc dao động lớn nhất, bền vững trước các sai số mơ hình hơn khi ta thử thay đổi khối lượng tải trọng. Có thể thấy rõ được tiềm năng to lớn của bộ điều khiển ETM4+ADRC trong khả năng dễ dàng triển khai trong thực tế, không cần đến các cảm biến đo góc dao động. Tuy nhiên, do Input shaping nói chung và ETMn nói riêng thuộc lớp điều khiển tiền định nên
52
khơng có khả năng loại bỏ được nhiễu, vấn đề này sẽ được xem xét khắc phục trong tương lai.
53
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN 5.1 Kết luận 5.1 Kết luận
Luận văn đã nghiên cứu điều khiển giảm dao động cầu trục con lắc kép sử dụng bộ điều khiển ADRC kết hợp với phương pháp tạo dạng ETMn. Qua các chương, luận văn đã chỉra được những vấn đềnhư sau:
• Tổng quan về cầu trục và các bài toán điều khiển liên quan đang được nghiên cứu.
• Mơ hình hóa và mơ phỏng cầu trục con lắc đơi.
• Nghiên cứu phươngpháp điều khiển cho cầu trục con lắc đôi bằng cách kết hợp bộđiều khiển ADRC đểđiều khiển vị trí và ETMn đểđiều khiển giảm dao động.
• Mơ phỏng kiểm chứng bộ điều khiển đề xuất với các bộ điều khiển tham khảo trong các trường hợp khác nhau.
Với khả năng và sự hiểu biết còn hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong thầy, cơ góp ý để luận văn được hoàn thiện hơn.
5.2 Hướng phát triển của luận văn trong tương lai
• Tăng độ hiệu quả của bộđiều khiển ADRC bằng các phương pháp nâng cao hiệu suất của bộ quan sát.
54
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Guo. W, Liu. D, Yi. J, Zhao. D (2004) Passivity-based control for double- pendulum-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 double- pendulum bridge crane oscillation, Journal of Dynamic Systems Measurement and
Control, vol 130, issue 3. 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
55
[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