Вертикальное перемещение груза на крановой установке для оптимального гашения маятниковых колебаний грузового каната

Рассмотрена задача гашения колебаний подвешенного груза на крановой установке с помощью циклического в такт маятниковых колебаний вертикального перемещения груза с сохранением средней длины грузового каната. Задача решена в оптимизационной постановке: требовалось достичь наибольшего эффекта гашения маятниковых колебаний груза в условиях ограничений максимальной скорости вертикального перемещения груза и времени его разгона–торможения, что характерно для современных систем управления краном с асинхронными сервоприводами и частотными преобразователями. Решение найдено на основе подхода оптимизации на линеаризованной модели с упрощенными постановками. Полученные выражения для формирования ускорения и скорости вертикального перемещения груза зависят от сигнатуры и фазы сигнала, равного произведению угла отклонения грузового каната от вертикали на его угловую скорость, названного условным углом сигнала двойной частоты. Предложено поднимать раскачивающийся груз с переменной скоростью вертикального перемещения, чтобы не вызывать его раскачку. Указаны ограничения на использование предложенного метода. Результаты исследования проверены на компьютерной модели и экспериментальной установке.
EDN: CEJJUS, https://elibrary/cejjus

Литература

[1] Смехов А.А., Ерофеев Н.И. Оптимальное управление подъемно-транспортными машинами. Москва, Машиностроение, 1975. 239 с.

[2] Герасимяк Р.П., Лещев В.А. Анализ и синтез крановых электромеханических систем. Одесса, СМИЛ, 2008. 192 с.

[3] Enin S., Omelchenko E., Maksimov I. Crane anti-sway control system algorithm. IEEE Russian Workshop on PEAM, 2019, pp. 54–58, doi: https://doi.org/10.1109/PEAMI.2019.8915227

[4] Mohamed K.T., Abdel-Razak M.H., Haraz E.H. et al. Fine tuning of a PID controller with inlet derivative filter using Pareto solution for gantry crane systems. Alex. Eng. J., 2022, vol. 61, no. 9, pp. 6659–6673, doi: https://doi.org/10.1016/j.aej.2021.12.017

[5] Qiang H.Y., Sun Y.G., Lyu J.C. et al. Anti-sway and positioning adaptive control of a double-pendulum effect crane system with neural network compensation. Front. Robot. AI, 2021, vol. 8, art. 639734, doi: https://doi.org/10.3389/frobt.2021.639734

[6] Антипов А.С., Ткачева О.С. Робастное управление ходовой тележкой однобалочного мостового крана при действии несогласованных возмущений и при неполных измерениях. Управление большими системами, 2023, № 105, с. 41–64, doi: https://doi.org/10.25728/ubs.2023.105.3

[7] Круглов С.П., Ковыршин С.В. Идентификационное скоростное управление мостовым краном с сокращенной моделью переноса груза. Проблемы управления, 2023, № 4, c. 28–37, doi: https://doi.org/10.25728/pu.2023.4.3

[8] Лобанов А.Н., Федорещенко Н.В. Способ гашения колебаний системы. Патент CCCР 1800879. Заявл.16.01.1991, опубл. 20.05.1999.

[9] Федорещенко Н.В. Гашение колебаний груза подъемно-транспортных механизмов. iPolytech Journal, 2023, т. 27, № 1, с. 61–73, https://doi.org/10.21285/1814-3520-2023-1-61-73

[10] Лещев В.А. Параметрическое управление гашением колебаний подвешенного на кране груза. Электрические и компьютерные системы, 2011, № 4, с. 39–41.

[11] Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 1. Механика. Москва, Наука, 1979. 519 с.

[12] Гохберг М.М., ред. Справочник по кранам. Т. 2. Москва, Машиностроение, 1988. 559 с.

[13] Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления. Санкт-Петербург, Лань, 2010. 624 с.

[14] Ковыршин С.В., Круглов С.П., Буторин Д.В. и др. Экспериментальная установка для разработки и исследования алгоритмов успокоения груза на кранах мостового типа с системой управления на основе промышленных элементов. Молодая наука Сибири, № 3, 2023. URL: https://ojs.irgups.ru/index.php/mns/article/view/1503