Сравнительный анализ методов управления мостовым краном

Настоящая работа посвящена сравнительному анализу известных способов управления маятниковыми колебаниями груза мостового крана. Проведен анализ по трём способам управления: алгоритм с ПИД-регулированием, алгоритм с нечёткой логикой управления, алгоритм адаптивного идентификационного управления, построенный по «упрощенным» условиям адаптируемости. В качестве объекта управления используется модель существующего макета мостового крана. В исследованиях рассматривается задача по перемещению крана на заданное расстояние и демпфирование колебаний, вызванных передвижением крана и воздействием внешних неконтролируемых возмущений. Устранение маятниковых колебаний происходит за счёт изменения направления и скорости передвижения тележки. Сравнительный анализ проводился при разных переносимых грузах и внешних воздействиях.

Введение. В работах [1-8] описаны существующие способы устранения маятниковых колебаний груза мостового крана, а также парирования внешних неконтролируемых возмущений на кран и переносимый груз. Однако исследование предложенных методов проводилось на кранах с различными параметрами и условиями. Поэтому для анализа эффективности способов управления были проведены исследования разных методов управления при одинаковых условиях. В качестве сравниваемых методов управления были выбраны наиболее используемые для подобных задач: ПИД-регулятор, нечеткое управление, а также метод адаптивного управления, построенного по схеме «идентификатор + эталон» с использованием «упрощенных» условий адаптируемости [8, 9]. Исследования проводились в программной среде MATLAB/Simulink на основе модели объекта управления с параметрами ранее разработанного макета мостового крана [10].

Математическое описание рассматриваемого объекта с перемещением груза по одной оси достаточно хорошо изучено в [1]. Схема движения тележки крана и перемещение груза представлена на рис. 1.

На рисунке выведены следующие обозначения: тележка массой m1 с линейным перемещением по оси x; на тележку действует управляющая сила fупр и сила трения fтр; груз массой m2 и центральным моментом инерции J; на груз действует горизонтальная сила воздействия ветра fвет; груз связан с тележкой с помощью гибкой подвески длиной l; φ − угол отклонения троса от вертикальной оси.

Рис. 1. Схема перемещения груза по одной оси

Полный текст работы доступен ниже в разделе файлы.