Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Ebrahimi,Mostafa Ghayour,Seyed Mohammad Madani
محمد ابراهیمی (استاد راهنما) مصطفی غیور (استاد مشاور) سیدمحمد مدنی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Amin Golabi
امین گلابی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Vision and Mechanical Sensor less Load Swing Estimation and Damping in Overhead Cranes
New tools are brought about to facilitate industrial applications by ever increasing human science. Cranes are widely used in industrial applications like steel plants, paper miles, petrochemical industries, cargo and quays. In application such as overhead crane, container crane, tower crane, rotary crane and etc, the suspended load is subject to swings. These swings may be caused by unskilled operators or disturbances like the motor drive transients, wind and collision with an object. Load swing during traortation and target load placing is one of the main concerns in crane applications. These sway put the personals safety at risk, corrupts the mechanical structures and lower load positioning accuracy, so swing should confined in a definite range that ensure enough accuracy. In the recently decades extensive research has been conducted in order to solve and optimize crane operation. To damp the swing angle during movement and at stop points, several methods have been presented in the literature. Some of them are based on open loop control strategies, such as programmed acceleration profiles, feed forward technique of input shaping controller and optimal control theory to generate a target speed pattern. However, since these methods are based on open loop control, unpredicted disturbances may cause uncompensated considerable swing. The other methods use real time swing angle values to damp the sway. Since these methods are closed loop control, their sway damping is less sensitive to unpredicted disturbances. Some of presented researches in this area employ fuzzy logic control, neural network, optimal control, and observer-controller. The performances of these methods are proper, but they all need real time swing angle values to damp the sway. Conventional methods employ vision sensors (camera) which is complicated and expensive especially for small industries. Moreover, these methods efficiency and their equipment performance can be distorted by mist, rain, sunlight, air pollution and equipment, for outdoor cranes. In other methods mechanical sensors such as accelerator sensor or velocity senors or load-cells are used to estimate swing angle. In this methods relasheship between mechanical quantities (accelerate or force or velocity) and swing angle used to estimation this sway. ut these methods are sensitive to industrial noises and expensive. At first section of this thesis a model of cranes under real working conditions will be presented. This model consists of model of trolley and bridge with linear motion in x and y direction and oscilation of the suspended load, model of wheel motion by considering slip of Wheel on rail and model of driver motors crane. Keywords Crane, Swing Angle, Accelerator Sensor, Load cell, Speed Estimator, Torque Estimator, Damping Signal, Vector Control
با پیشرفت روزافزون دانش بشری، همواره ابرازهای نو برای ساده‌سازی کارکردهای صنعتی پدید می‌آید. امروزه در تمامی صنایع بزرگ، متوسط و کوچک از قبیل کارخانجات تولید فولاد ، نیروگاه‌های برق و همچنین بنادر و ... از انواع مختلف جرثقیل‌ها جهت جابجایی سریع وآسان اجسام و کالاهای سنگین استفاده می‌شود. در چند دهة اخیر تحقیقات گسترده‌ای جهت حل مشکلات و بهینه‌سازی عملکرد جرثقیل‌ها صورت گرفته است. از جمله مشکلاتی که در کاربرد جرثقیل‌ها با آن روبه رو هستیم مشکل نوسان بار آویزان در زمان جابجایی آن و در هنگام قرار‌گیری در نقطة هدف و همچنین در هنگام وزش باد‌های شدید می‌باشد. این امر سبب بروز مشکلاتی می‌شود که عبارتند از: تهدید ایمنی کارکنان در محیط‌های صنعتی، فرسایش در سازه‌های مکانیکی، ایجاد گشتاور نوسانی بر روی موتور‌های محرک و همچنین ایجاد اختلال در مواردی که تخلیة بار در محل مورد نظر و با دقت بالا مورد نیاز است. بنابراین ضرورت دارد که این نوسانات در محدودة زمانی معین و با دقت مناسب کنترل و میرا گردد. از پژوهش‌های انجام گرفته در زمینة کاهش نوسانات می‌توان به کارهایی اشاره کرد که در آن با استفاده از سیستم دیداری و الگوریتم‌های پردازش تصویر، زاویة نوسان در هر لحظه از زمان سنجیده و سپس بر اساس الگوریتم کنترلی مورد استفاده، سیگنال فرمان مناسب محاسبه و به موتور‌های محرک اعمال می‌شود. این روش‌ها به دلیل نیاز به سیستم دیداری و پردازشگر، گران بوده و به ویژه در کاربردهای صنعتی کوچک و متوسط توجیه اقتصادی ندارند. در دستة دیگری از تحقیقات صورت گرفته، از حسگرهای مکانیکی جایگزین مانند حسگر شتاب و یا سلول بار به منظور تخمین زاویة نوسان بهره گرفته شده است. این روش‌ها نیز دارای مشکلاتی همچون ایجاد خطا در تخمین زاویة نوسان به ویژه در زمان بروز نویزهای صنعتی و تاثیر بر روی عملکرد حسگرها و همچنین گران بودن حسگر‌های مکانیکی می‌باشند. در این پایان‌نامه نخست مدل دینامیکی مناسب که در برگیرندة شرایط واقعی کاری است ارائه می‌گردد. سپس با استفاده از تخمینگر سرعت و گشتاور موتور‌های محرک جرثقیل، نیروی وارد بر جرثقیل محاسبه و با استفاده از آن زاویة نوسان بار آویزان تخمین زده می‌شود. در نهایت با استفاده ازکنترل فیدبکی و ترکیب آن با یک بلوک تولیدکنندة سیگنال میراساز که بر روی حلقة کنترل سرعت موتورهای محرک جرثقیل در شرایط کنترل برداری اعمال می‌شود، نوسانات بار میرا می‌گردد. کلمات کلیدی جرثقیل، زاویة نوسان، حسگرشتاب، سلول بار، تخمینگرسرعت، تخمینگر گشتاور، سیگنال میراساز، کنترل برداری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی