Скоростной ПД-регулятор с широкими робастными свойствами для управления мостовым краном

Автор(ы): Круглов С.П.

Выпуск: 106

Рубрика: Управление техническими системами и технологическими процессами

Год: 2023

Библиография: Круглов С.П. Скоростной ПД-регулятор с широкими робастными свойствами для управления мостовым краном // Управление большими системами. Выпуск 106. М.: ИПУ РАН, 2023. С.246-270. DOI: https://doi.org/10.25728/ubs.2023.106.9

Дата опубликования: 30.11.2023

Ключевые слова: мостовой кран, система управления, ПД-регулятор, качественные показатели управления, робастность

Аннотация: Рассматривается управление тележкой мостового крана в задаче перемещения груза по одной горизонтальной оси в заданную точку с демпфированием угловых колебаний и возможностью парирования внешних возмущений, например, ветровых, с обеспечением заданных качественных характеристик. Предполагается, что кран оборудован сервоприводом, способным достаточно быстро отследить заданную скорость перемещения тележки. Это соответствует использованию современных асинхронных сервоприводов. Берется во внимание автоматизированная система управления, предполагающая наличие оператора крана. Предлагается построение ПД-регулятора, формирующего заданную скорость тележки. Он строится на основе линеаризованной одномаятниковой модели перемещения груза в зависимости от скорости тележки. Включает в себя пропорциональную часть по ошибке линейного перемещения тележки крана и дифференциальную часть по углу отклонения подвеса от вертикали с низкочастотной фильтрацией. Обоснование синтеза параметров ПД-регулятора предлагается поэтапно, путем рассмотрения четырех его вариантов. Особенностью выбора параметров ПД-регулятора является то, что все они основываются на паспортных данных крана и привода, на заданных качественных показателях переходного процесса, а также на расстоянии перемещения груза. Замкнутая система управления при фиксированной настройке обладает робастными свойствами в очень широкой области вариации параметров крана и груза, покрывающей возможные режимы использования крана на практике, способна парировать внешние возмущения. Приводятся результаты модельных исследований.

Author(s): Kruglov S.

Article title: Speed PD controller with wide robust propertiesfor overhead crane control

Issue: 106

Year: 2023

Keywords: overhead crane, control system, PD-regulator, qualitative indicators of control, robustness

Abstract: Control of overhead crane trolley is considered in task of cargo movement along one horizontal axis to specified point with damping of angular oscillations and possibility of parry of external disturbances, for example, wind ones with provision of specified quality characteristics. It is assumed that the crane is equipped with a servo motor capable of quickly tracking the specified speed of movement of the trolley. This corresponds to the use of modern asynchronous servo motors. An automated control system is considered, which assumes the presence of a crane operator. It is proposed to build a PD-regulator, which forms the specified speed of the trolley. It is built on the basis of a linearized single-pendulum model of cargo movement depending on the speed of the trolley. Includes proportional part by error of linear movement of crane bogie and differential part by angle of suspension deviation from vertical with low-frequency filtration. The justification of the synthesis of the parameters of the PD-regulator is proposed in stages, by considering four of its options. The peculiarity of the PD-regulator parameters selection is that all of them are based on the passport data of the crane and the drive, on the specified qualitative parameters of the transient process, as well as at the distance of cargo movement. The closed-loop control system at a fixed setting has robust properties in a very wide range of variations in crane and cargo parameters, covering the possible modes of crane use in practice, is able to counteract external disturbances. The results of model studies are presented.