Daruval mozgatott teher lengési szögének becslési technikái

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Kiss Bálint
Irányítástechnika és Informatika Tanszék

Rövidtávú tehermozgatásra széles körben használnak különböző típusú darukat. Építkezéseken, kikötőkben és raktárakban is elterjedtek az úgynevezett bakdaruk, amelyek általában sínen mozognak, és az általuk szállított teher alattuk, sodronyon függ.

A többi darutípushoz hasonlóan a bakdaruk esetén is problémát jelent a teher lengése, amely a dolgozók biztonságának veszélyeztetése mellett igen időigényessé teheti a szállítást. E lengést nehéz feladat eliminálni, jelenleg tapasztalt kezelőszemélyzet igyekszik megelőzni kialakulását. Léteznek irányító algoritmusok is a feladat megoldására, ezek azonban legtöbbször a lengés szögének ismeretén alapulnak. A szög mérésére szenzorok rendszerint nem állnak rendelkezésre, ezért értékének meghatározásához más megoldást szükséges választani. Egy lehetséges eljárás ilyen esetben az állapotmegfigyelés.

Az állapotmegfigyelés során egy dinamikus rendszer belső állapotait kívánjuk meghatározni a rendszerről gyűjtött információk alapján. Klasszikus esetben ezek az információk a kimenetek és a bemenetek mért értékei. Előfordulhat azonban, hogy a rendszer egyes bemeneteit is a megfigyeléssel meghatározandó, ismeretlen pillanatnyi értékű változók közé kell sorolnunk.

Ennek oka lehet, hogy a megfigyelés célja egy beavatkozó szerv meghibásodásának detektálása, de lehetséges, hogy a feladat egy ismeretlen zavaró jellemző értékének meghatározása. A mechanikai rendszerek esetén fellépő, a beavatkozó szervek által kifejtett erőt megváltoztató zavarás lehet tipikusan a súrlódás.

Szakdolgozatomban válogatott megfigyelőket mutatok be súrlódással terhelt mechatronikai rendszerek, és speciálisan a bakdaru állapotmegfigyelésére. E megfigyelők eredményességének vizsgálatára és értékelésére szimulációkat mutatok be. Ehhez a bakdaru modelljének eltérő bonyolultságú változatait használom fel, így alkalmazom összetett (változó kötélhosszú) és egyszerűsített (rögzített kötélhosszú) modelljét is. Mindkét modellnek használom továbbá linearizált,és súrlódással kiegészített változatát is.

A beágyazott számítógépeken megvalósított szabályzók mintavételezett jelek alapján működnek, tehát az állapotmegfigyelő implementálása is diszkrét időben történik. Különös figyelmet fordítok ezért a diszkrét idejű megfigyelőkre, ezen belül is az úgynevezett algebrai megfigyelőkre. Ezek a struktúrák, a klasszikus megfigyelőkkel szemben nem rendelkeznek saját állapottal, működésük egy lineáris vagy nemlineáris egyenletrendszer minden mintavételkor történő megoldásán alapszik. Esetükben tehát a szeparációs elv teljesülését nem kell vizsgálni a visszacsatolt struktúra stabilitásának bizonyításához.

A vizsgálat eredményeként a daru lengési szögének meghatározására két módszert adok. Az egyik egy speciálisan tervezett Kálmán-szűrő, amely jó pontossággal adja meg a szög értékét. A másik módszer egy nemlineáris algebrai megfigyelő, amely pontatlanabbul határozza meg az állapotváltozókat, azonban további fejlesztés után alkalmas lehet a nemlineáris rendszerek egy szélesebb osztályának állapotmegfigyelésére.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.