Исследования системы идентификационного управления мостовым краном на его макете

Рассмотрено построение системы управления мостовым краном, функционирующим в условиях текущей параметрической неопределенности и воздействия внешних возмущений, в частности, воздействия ветра. Предлагаемая система управления построена на схеме с алгоритмом текущей параметрической идентификации и назначенной неявной эталонной моделью. Эталонная модель выражает требования к поведению переносимого груза. Система управления формирует заданную скорость перемещения тележки мостового крана. Последнее соответствует использованию сервоприводов на современных кранах, в частности, на основе асинхронных электродвигателей. Особенностью предлагаемой системы управления является тот факт, что датчиком, определяющим координаты движения подвеса груза, является совмещенный датчик, включающий датчик угловой скорости и акселерометр, который расположен на подвесе рядом с тележкой крана. Описан созданный в лабораторных условиях настенный одноосный макет мостового крана для исследования предлагаемого метода управления. Его система управления содержит асинхронный двигатель с энкодером, управляемым от частотного преобразователя и программируемого логического контроллера, что соответствует оборудованию реальных систем управления кранами. Приведены результаты исследования предлагаемой системы управления в сравнении с обычным ручным управлением. Исследования включают перемещение в целевую точку двухвариантного груза и пустого подвеса с двумя длинами подвеса. Исследования проведены для векторного управления электродвигателем с замкнутым контуром и векторного управления с разомкнутым контуром без использования энкодера.

1. Ramli L., Mohamed Z., Abdullahi A. M., Jaafar H. I., Lazim I. M. Control strategies for crane systems: А comprehensive review // Mechanical Systems and Signal Processing. 2017. Vol. 95. P. 1—23.

2. Cao Y., Li T. Review of Antiswing Control of Shipboard Cranes // IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2020. Vol. 7, N. 2. P. 346—354.

3. Enin S. Omelchenko E., Maksimov I. Crane Anti-Sway Control System Algorithm //2019 IEEE Russian Workshop on Power Engineering and Automation of Metallurgy Industry: Research & Practice (PEAMI), Magnitogorsk, Russia. October 04-05. 2019. R 54—58.

4. Fadlalla A. A. M., Hassan M. Dynamic Modeling and Feedback Linearization Control of a 3-D Overhead Gantry Crane System // 2021 IEEE International IOT, Electronics and Mechatronics Conference (IEMTRONICS), Toronto, ON, Canada. April 21—24. 2021. P. 1—6.

5. Wu X., Xu K., Lei M., He X. Disturbance-CompensationBased Continuous Sliding Mode Control for Overhead Cranes with Disturbances // IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. 2020. Vol. 17, N. 4. P. 2182—2189.

6. Antipov A. S., Krasnova S. A. Using of Sigmoid Functions in the Control System of the Overhead Crane // 2022 16th International Conference on Stability and Oscillations of Nonlinear Control Systems (Pyatnitskiy’s Conference), Moscow, Russian Federation. June 01—03. 2022. P. 1—4.

7. Шведова О. А., Шмарловский А. С., Марков А. В., Тарасевич Т. В. Алгоритмы подавления колебаний грузов подъемно-транспортных механизмов с использованием нечеткой логики функционирования // Доклады БГУИР. 2014. № 1 (79). С. 65—71. URL: https://doklady.bsuir.by/jour/article/viewFile/274/274.

8. Qiang H. Y., Sun Y. G., Lyu J. C., Dong D. S. Anti-Sway and Positioning Adaptive Control of a Double-Pendulum Effect Crane System With Neural Network Compensation // Frontiers in robotics and Al. 2021. Vol. 8. 639734. URL: https://www.ncbi. nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8092389/.

9. Guo W, Liu D, Yi J, Zhao D. Passivity-based-control for double-pendulum-type overhead cranes // Proceedings of IEEE region 10 annual international conference. Chiang Mai. Thailand. November 24. 2004. P. 546—549.

10. Astrom K. J., Wittenmark В. Adaptive control. Second edition. Dover Publications, Inc., Mineola, New York, 2008. 575 р.

11. Sun N., Fang Y., Wu Y., Chen Н. Adaptive Positioning and Swing Suppression Control of Underactuated Cranes Exhibiting Double-Pendulum Dynamics: Theory and Experimentation // 31st Youth Academic Annual Conference of Chineze Assosiation of Automation. Wuhan. China. November 11—13. 2016. P. 87—92.

12. Круглов С. П., Аксаментов Д. Н. Адаптивное управление мостовым краном по скорости перемещения тележки // Доклады ТУСУР. 2022. Т. 25, № 1. С. 86—92. URL: https://journal.tusur.ru/storage/153467/10-Kruglov-Aksamentov.pdf?1653888724.

13. Круглов С. П., Ковыршин С. В., Аксаментов Д. Н. Адаптивное управление двухмаятниковым подвесом мостового крана // Мехатроника, автоматизация, управление. 2022. Т. 23, № 9. C. 451-461.

14. Круглов С. П., Ковыршин С. В. Идентификационное скоростное управление мостовым краном с сокращенной моделью переноса груза // Проблемы управления. 2023. № 4. С. 28-37. URL: https;//www.mathnet.ru/links/0f86507b075aff9cb129f7694dcbU38/pu1320.pdf.

15. Аксаментов Д. Н. Исследование адаптивного закона управления мостовым краном на его макете // Вестник ИГЭУ. 2022. № 2. С. 47-57. URL; http://vestnik.ispu.ru/sites/vestnik.ispu.ru/files/published/2-22-str.47-57.pdf.

16. Ковыршин С. В., Круглов С. П., Буторин Д. В., Коденев К. Ф. Экспериментальная установка для разработки и исследования алгоритмов успокоения груза на кранах мостового типа с системой управления на основе промышленных элементов // Электронный научный журнал "Молодая наука Сибири" 2023. № 3(21). URL; https;//ojs.irgups.ru/index.php/mns/article/view/1503.

17. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0; Учебное пособие. СПб.; КОРОНА принт, 2010. 320 с.

18. Круглов С. П. Условия адаптируемости систем управления с идентификатором и эталоном. Монография; LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, Saarbucken, Deutschland. 2012. 125 c.

19. URL: https;//xinje.ru/glavnaya/produkciya/plk-kontrollery/plk-codesys/.

20. URL: https;//invensense.tdk.com/products/motion-tracking/6-axis/mpu-6050/.

21. Лихолетова М. В., Устюгов В. А. Технический обзор микросхемы приемопередатчика nRF24L01 + // Juvenis Scientia. 2016. № 6. С. 4-5. URL; https;//cyberleniuka.ru/article/n/tehnicheskiy-obzor-mikroshemy-priemoperedatchika-nrf24l01/viewer.

22. URL: https;//www.codesys.com/.