Thiết kế bộ điều khiển trượt với cách tiếp cận hàm mũ cho cầu trục 3D

Trong nghiên cứu này, bộ điều khiển trượt được áp dụng trên đối tượng cầu trục 3D - một hệ thống phi tuyến nhiều đầu vào, đầu ra. Một cách tiếp cận mới được đề xuất cho phép giảm hiện tượng rung trên đầu vào điều khiển, đồng thời đảm bảo hiệu suất bám của bộ điều khiển ở chế độ trạng thái ổn định.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế bộ điều khiển trượt với cách tiếp cận hàm mũ cho cầu trục 3D TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT VỚI CÁCH TIẾP CẬN HÀM MŨ CHO CẦU TRỤC 3D SLIDING MODE CONTROL DESIGN WITH EXPONENTIAL REACHING LAW OF A THREE-DIMENSIONAL OVERHEAD CRANE PHẠM VĂN TRIỆU1*, MAI THẾ TRỌNG1, ĐẶNG VĂN TRỌNG2 1 Khoa Máy tàu biển, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 2 Viện Điện, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội *Email liên hệ: phamvantrieu@vimaru.edu.vn Tóm tắt Keywords: Three-dimensional (3D) overhead Trong nghiên cứu này, bộ điều khiển trượt được áp crane, Sliding Mode Control (SMC), Exponential Reaching Law (ERL), Lyapunov function. dụng trên đối tượng cầu trục 3D - một hệ thống phi tuyến nhiều đầu vào, đầu ra. Một cách tiếp cận mới 1. Giới thiệu được đề xuất cho phép giảm hiện tượng rung trên Cầu trục có vai trò quan trọng trong việc thực hiện đầu vào điều khiển, đồng thời đảm bảo hiệu suất công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nó giúp nâng cao năng bám của bộ điều khiển ở chế độ trạng thái ổn định. lực bốc xếp và vận chuyển. Ngày nay, trong các ngành Cách tiếp cận này bao gồm việc thiết kế luật phi xây dựng công nghiệp, cơ khí, đóng tàu, vận tải, vật tuyến bằng cách sử dụng một hàm số mũ giúp hệ liệu xây dựng, cầu cảng..., các thiết bị nâng chuyển cầu trục tiến đến vị trí mong muốn và đồng thời loại như cầu trục có vai trò rất quan trọng trong việc tăng bỏ rung lắc của tải trong quá trình vận chuyển. Các năng suất lao động. Một trong những vấn đề cơ bản kết quả mô phỏng chứng minh tính hiệu quả của bộ trong nghiên cứu tính toán, thiết kế và điều khiển để điều khiển được đề xuất và so sánh với bộ điều nâng cao hiệu quả làm việc của cầu trục là phải xây khiển trượt với hàm khuếch đại bão hòa. Ngoài ra, dựng các mô hình động lực học hệ thống cầu trục sát tính bền vững của bộ điều khiển đối với sự không với mô hình thực. Tùy theo mục tiêu nghiên cứu, chắc chắn trong các thông số của cầu trục cũng nhiều mô hình động lực học chuyển động của tháp cầu được khảo sát thông qua mô phỏng. trục đã được xây dựng, cụ thể: Mô hình 2 bậc tự do Từ khóa: Cầu trục 3D, bộ điều khiển trượt, luật trong [1], [2], [3]; mô hình ba bậc tự do trong [4], [5]; tiếp cận hàm mũ, Hàm Lyapunov. mô hình bốn bậc tự do trong [6], [7] và mô hình năm bậc tự do trong [8], [9]. Hệ thống cầu trục hiện đại Abstract thường được trang bị các bộ điều khiển chất lượng cao In this study, Sliding Mode Control (SMC) is để giảm sự lắc của hàng hóa và tăng độ chính xác các applied on a three-dimensional (3D) overhead chuyển động. Trong [10] đề xuất cấu trục hệ thống crane - a multi-input, multi-output nonlinear điều khiển phản hồi vòng kín sử dụng bộ điều khiển system. A novel approach is proposed that allows PD để điều khiển cả vị trí xe con và giảm góc lắc. Kết chattering reduction on control input, while quả cho thấy hiệu suất điều khiển tốt, đáp ứng nhanh keeping high tracking performance of the nhưng bộ điều khiển PID truyền thống dễ mất điều controller in a steady-state regime. This approach khiển khi xuất hiện nhiễu, việc chỉnh định lại phụ involves designing a nonlinear law using an thuộc vào người kỹ sư vận hành. Trong hai nghiên cứu exponential function that helps to effectively [8] và [11] đã sử dụng kỹ thuật nắn tín hiệu vào (input control the tower crane system to desired shaping) cho vòng điều khiển hở. Tuy nhiên, phương positions and eliminate cargo swings during the pháp này có hiệu quả không cao trong việc giảm góc transport process. The simulation results lắc ngược của khối lượng hàng. Một đề xuất hệ thống demonstrate the efficiency of the proposed điều khiển phản hồi vòng kín sử dụng logic mờ được trình bày trong [12]. Một phương pháp điều khiển bền controller and compare it with a sliding controller vững dựa trên điều khiển trượt cũng thường được áp with a saturation gain function. In addition, the dụng cho hệ phi tuyến, phương pháp này rất hữu dụng certainty of the controller against the uncertainty cho hệ hụt dẫn động như hệ cầu trục. Lý thuyết chung in the crane parameters is also investigated của phương pháp điều khiển trượt đối với hệ hụt dẫn through simulation. động lần đầu được giới thiệu trong [13], sau đó được 38 SỐ 69 (01-2022) TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI ...