Điều khiển cẩu treo 3D chất lượng cao sử dụng bộ điều khiển thích nghi bền vững

Nguyễn Thị Việt Hương và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 128(14): 35 - 41

35

ĐIỀU KHIỂN CẨU TREO 3D CHẤT LƯỢNG CAO

SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI BỀN VỮNG

Nguyễn Thị Việt Hương1

, Nguyễn Doãn Phước2

,

Vũ Thị Thúy Nga2

, Đỗ Trung Hải3*

1Trường Cao đẳng Công nghiệp Thái Nguyên, 2

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 3Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên

TÓM TẮT

Bài báo này trình bày một phương pháp điều khiển cho hệ thống cẩu treo thông qua bộ điều khiển

thích nghi bền vững. Bằng cách sử dụng bộ điều khiển này không những đảm bảo được sự bám

quỹ đạo cho các chuyển động của cẩu treo mà còn đảm bảo góc lắc của dây cáp theo các phương

tiến dần về không. Không những thế, bộ điều khiển đề xuất trong bài báo này còn đảm bảo rằng hệ

thống vẫn cho đáp ứng tốt khi có ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài và có tham số bất định mô hình.

Hiệu quả của bộ điều khiển được chứng minh thông qua các kết quả mô phỏng thực hiện trên

Matlab/Simulink.

Từ khóa: Cẩu treo; Cẩu giàn; bộ điều khiển thích nghi; Phương trình Euler-Lagrange; Hệ thiếu

cơ cấu chấp hành

ĐẶT VẤN ĐỀ*

Mặc dù đã xuất hiện từ khá lâu và được dùng

rất nhiều trong công nghiệp [4], song vấn đề

điều khiển cần cẩu treo, cải tiến chất lượng

vận chuyển, bốc dỡ hàng, định hướng nhanh,

an toàn và chính xác, tiết kiệm năng lượng,

vẫn là bài toán thời sự. Ở [3] tác giả đã đề

xuất một chiến lược điều khiển phản hồi trạng

thái để nhấc, ổn định, và phân phối phụ tải.

Hai bộ điều khiển độc lập được sử dụng: một

(thực hiện thay đổi hệ số khuếch đại với sự

thay đổi chiều dài cáp) để điều khiển vị trí xe

tời và sự dao động phụ tải và bộ kia để điều

khiển vị trí nâng phụ tải. Thuật toán được

kiểm tra trên một mô hình thu nhỏ đã chứng

minh sự bám tốt của vị trí cần trục và chiều

dài cáp, không có các dao động dư, và làm

giảm tốt các nhiễu bên ngoài đối với vị trí của

xe tời và góc dao động phụ tải. Tuy nhiên vẫn

còn tồn tại những dao động tức thời với góc là

12o

. Trong [1] các tác giả đã sử dụng các

mạng nơ ron để nâng cao hiệu suất của một

bộ điều khiển phản hồi trạng thái đồng thời

hiệu chỉnh hiệu suất trực tuyến theo sự thay

đổi của chiều dài cáp. Kỹ thuật mờ cũng được

các tác giả sử dụng để thiết kế bộ điều khiển

mờ điều khiển vị trí của xe tời và góc dao

* Email: [email protected]

động để loại bỏ các dao động dư. Tuy nhiên

các thí nghiệm kiểm tra đã chỉ ra rằng bộ điều

khiển mờ và nơ ron làm cho xe tời di chuyển

tới điểm mục tiêu một cách trơn tru không có

dao động dư; tuy nhiên, có thể thấy rằng nó

đạt tới điểm mục tiêu rất chậm.

Trong bài báo này, một bộ điều khiển thích

nghi bền vững được đề xuất để điều khiển cho

hệ thống cẩu treo 3D. Bằng cách sử dụng bộ

điều khiển này không những đảm bảo được sự

bám quỹ đạo cho các chuyển động của cầu

treo mà còn đảm bảo góc lắc của dây cáp theo

các phương tiến dần về không. Không những

thế, bộ điều khiển đề xuất trong bài báo này

còn đảm bảo rằng hệ thống vẫn cho đáp ứng

tốt khi có ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài và

cả khi có sự bất định trong tham số mô hình.

Hiệu quả của bộ điều khiển được chứng minh

thông qua các kết quả mô phỏng thực hiện

trên Matlab/Simulink.

MÔ HÌNH CẨU TREO 3D

Xét hệ cẩu treo 3D hai đầu vào có dạng cẩu

giàn, tức là xe cẩu với khối lượng

mc

sẽ di

chuyển theo cả hai chiều

x

và

y

trực giao

nhau trong mặt phẳng nằm ngang. Sự di

chuyển đó được tạo ra bởi lực đẩy

1u t()

theo

phương

x

và

2 u t()

theo phương

y

độc lập