Адаптивное управление мостовым краном при переносе длинномерного вертикально расположенного груза

Рассмотрена задача автоматизации управления тележкой мостового крана при переносе длинномерного груза с вертикальным расположением в условиях частичной неопределенности в текущем времени параметров системы управления, груза и неконтролируемых возмущений. К таким задачам относится транспортирование свай на строительных объектах, роторов турбин на гидроэлектростанциях и других конструкций при необходимости точного позиционирования нижнего края переносимого груза в целевой точке. Предложено решение задачи на основе двухмаятниковой модели подвесной системы мостового крана с непосредственным отслеживанием перемещения груза. Для построения адаптивного управления использована схема с алгоритмом текущей параметрической идентификации, неявной эталонной модели и «упрощенных» условий адаптируемости. На основе анализа устойчивости замкнутой системы управления определены требования к эталонной модели. Приведены результаты модельных исследований предлагаемого решения при большой вариации параметров переносимого груза и системы управления, действия возмущений и шумов датчиков информации.

Литература

[1] Александров М.П., Колобов Л.Н., Лобов Н.А. и др. Грузоподъемные краны. Москва, Машиностроение, 1986. 400 с.

[2] Кабанов С.А., Никулин Е.Н., Якушев Б.Э. и др. Оптимальное управление перемещением груза мостовым краном. Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 2011, т. 54, № 5, с. 56–65.

[3] Рогова Н.С., Юркевич В.Д. Разработка алгоритмов управления для перемещения груза портальным краном. Сборник научных трудов НГТУ, 2015, № 3, с. 43–54, doi: https://doi.org/10.17212/2307-6879-2015-3-43-54

[4] Антипов А.С., Краснова С.А. Система стабилизации положения тележки крана с использованием сигмоидальной функции. Мехатроника, автоматизация, управление, 2019, т. 20, № 10, с. 609–614, doi: https://doi.org/10.17587/mau.20.609-614

[5] Круглов С.П., Аксаментов Д.Н. Метод адаптивного управления мостовым краном с прямым отслеживанием перемещения груза. Мехатроника, автоматизация, управление, 2020, т. 21, № 12, с. 682–688, doi: https://doi.org/10.17587/mau.21.682-688

[6] Qian D., Yi J. Hierarchical sliding mode control for under-actuated cranes. Springer, 2015. 199 p.

[7] Sun N., Fang Y., Wu Y. et al. Adaptive positioning and swing suppression control of underactuated cranes exhibiting double-pendulum dynamics: theory and experimentation. Proc. YAC, 2016, pp. 87–92, doi: https://doi.org/10.1109/YAC.2016.7804870

[8] Зегжда С.А., Шатров Е.А., Юшков М.П. Гашение колебаний тележки с двойным маятником с помощью управления ее ускорением. Вестник СПбГУ. Сер. 1. Математика. Механика. Астрономия, 2016, т. 3, № 4, с. 683–688, doi: https://doi.org/10.21638/11701/spbu01.2016.418

[9] Ramli L., Mohamed Z., Abdullahi A.M. et al. Control strategies for crane systems: a comprehensive review. Mech. Syst. Signal Process., 2017, vol. 95, pp. 1–23, doi: https://dx.doi.org/10.1016/j.ymssp.2017.03.015

[10] Круглов С.П., Ковыршин С.В., Аксаментов Д.Н. Адаптивное управление двухмаятниковым подвесом мостового крана. Мехатроника, автоматизация, управление, 2022, т. 23, № 9, с. 451–461, doi: https://doi.org/10.17587/mau.23.451-461

[11] Круглов С.П. Условия адаптируемости систем управления с идентификатором и эталоном. Lap Lambert Academic Publ., 2012. 125 c.

[12] Круглов С.П. Сходимость невязки идентификации в системе управления с параметрической адаптацией. Информационные технологии и математическое моделирование в управлении сложными системами, 2019, № 1. URL: https://ismm.irgups.ru/sites/default/files/articles_pdf_files/kruglov_shodnevyazkiidentif_0.pdf

[13] Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 1: Механика. Москва, Физматлит, Изд-во МФТИ, 2005. 560 с.

[14] Бронников А.М., Круглов С.П., Максимов И.С. Адаптивная система управления с идентификатором и неявной эталонной моделью при временных задержках информации в системе управления. Патент РФ 2192031. Заявл. 05.02.2001, опубл. 27.10.2002.

[15] Astrom K.J., Wittenmark B. Adaptive control. Dover Publ., 2008.

[16] ГОСТ 3332–54. Краны мостовые электрические общего назначения грузоподъемностью от 5 до 50 т среднего и тяжелого режимов работы. Основные параметры и размеры. Москва, Издательство стандартов. 1974. 8 с.

[17] ГОСТ 6627–74. Крюки однорогие. Заготовки. Типы. Конструкции и размеры. Москва, Издательство стандартов. 1974. 7 с.

[18] Жмудь В.А., Кузнецов К.А., Кондратьев Н.О. и др. Акселерометр и гироскоп MPU6050: первое включение на STM32 и исследование показаний в статике. Автоматика и программная инженерия, 2018, № 3, с. 9–22. URL: www.jurnal.nips.ru/sites/default/files/AaSI-3-2018-1.pdf