Điều khiển chống dao động tải trọng cho hệ thống cầu trục dựa trên bộ quan sát trạng thái mở rộng

Bài viết này giới thiệu một hệ thống phi tuyến cầu trục ba chiều, với ba chuyển động gồm: chuyển động của xe đẩy theo trục x và trục y, chuyển động quấn dây nhằm di chuyển tải trọng tới vị trí mong muốn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển chống dao động tải trọng cho hệ thống cầu trục dựa trên bộ quan sát trạng thái mở rộng Vol 4 (3) (2023) Measurement, control and automation Website: https:// mca-journal.org ISSN 1859-0551 Điều khiển chống dao động tải trọng cho hệ thống cầu trục dựa trên bộ quan sát trạng thái mở rộng Extended state observer-inspired robust controller for overhead crane payload tracking and anti-swinging problems Nguyễn Văn Chung1 , Lê Xuân Hiếu1 , Nguyễn Danh Huy1 , Nguyễn Tùng Lâm1 and Lưu Thị Huế2,* 1 Đại học Bách Khoa Hà Nội 2 Đại học Điện Lực * Corresponding author E-mail:huelt@epu.edu.vn Abstract This paper proposed a nonlinear three-dimension overhead crane with three moving including the moving of the cart along the x-axis and y-axis, the winding motion of the rope to track the load to the desired trajectory. However, there are a variety of uncertain components that affect the overhead crane system. Therefore, the extended state observer and the second-order sliding mode control are proposed to solve this problem. Moreover, the stabilization of the close-loop is also guaranteed through the Lyapunov function. Finally, the simulation and the comparison with other methods are provided to highlight the advantage quality of the observer and proposed control method. Keywords: overhead cranes, three dimensions overhead crane, second-order sliding mode control, extended state observer Kí hiệu Tóm tắt Kí hiệu Đơn vị Mô tả Bài báo này giới thiệu một hệ thống phi tuyến cầu trục ba chiều, với x, y m Vị trí của xe con chuyển động ba chuyển động gồm: chuyển động của xe đẩy theo trục x và trục y, theo trục x và trục y chuyển động quấn dây nhằm di chuyển tải trọng tới vị trí mong muốn. φ,θ rad Góc xoay, góc lắc của tải trọng Một bộ điều khiển trượt bậc hai kết hợp với bộ quan sát trạng thái mở l m Chiều dài của dây cáp rộng được đề xuất để giả quyết vấn đề bất định, nhiễu và ước lượng mx , my , ml kg Khối lượng tương đương của các các trạng thái cho hệ thống cầu trục 3D phi tuyến. Bộ quan sát trạng bộ phận chuyển động theo các thái mở rộng được trình bày và chứng minh hội tụ. Ngoài ra, bộ điều phương x, y, l của xe con khiển trượt bậc hai cũng được phân tích và chứng minh ổn định trong m kg Khối lượng của tải trọng hệ thống vòng kín. Cuối cùng, mô phỏng được thực hiện để kiểm tra bx , by Ma sát của xe đẩy theo các hướng chất lượng bộ quan sát, cũng như chứng minh hiệu quả của phương chuyển động x, y pháp đề xuất. bl Ma sát trong của dây treo fx , fy , fl N Lực tác động lên trục x, trục y và 1. Giới thiệu lực tác động lên dây cáp tương ứng. Cầu trục treo (OC) được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, công trường xây dựng để vận chuyển các tải trọng nặng trong Các từ viết tắt không gian làm việc. Một hệ thống (OC) điển hình gồm một xe đẩy di chuyển trong mặt phẳng, tải trọng được treo vào xe OC Overhead cranes đẩy thông qua hệ thống dây cáp. Điều khiển cho (OC) luôn 3-DOC Three Dimension Overhead Crane yêu cầu chính xác để đảm bảo cầu trục hoạt động chính xác SMC Sliding Mode Control và an toàn. Do tải trọng của hệ thống thay đổi, sự lắc lư trong SO-SMC Second-order Sliding Mode Control không gian ba chiều quanh các trục khác nhau, điều này làm ESO Extended State Observer tăng thêm sự phức tạp cho hệ thống. Vì thế hệ thống cầu trục là một hệ có mô hình bất định và phi tuyến. Các nghiên cứu về Received: 16 June 2023; Accepted: 27 October 2023 48 Measurement, control and automation điều khiển cho (OC) đã rất được quan tâm, một số công trình các công trình có liên quan trước đó, đóng góp của bài viết có áp dụng các kỹ thuật điều khiển khác nhau đã được công bố, thể được tóm tắt như sau: như bộ điều khiển thích nghi trong [4], [5] đã điều khiển tiệm 1. Bộ điều khiển trượt bậc hai làm giảm đáng kể hiện tượng cận vị trí của xe đẩy và ổn định góc lắc tải trọng khi hệ thống chattering, đảm bảo xe con chuyển động bám theo quỹ đạo, bất định về tham số và thiếu chính xác. Bộ điều khiển thích đồng thời ...