Sliding-Mode Control of Container Cranes

In this paper, as an anti-sway control strategy of container cranes, we investigate a variable structure control in which the moving load follows a given trajectory, whereas both the trolley and hoist controllers achieve their positioning problems. It is crucial, in an automated container terminal, that collisions should be avoided during the transference of containers from one place to another. It is also necessary, in the case of a quay crane, to select suitable loading and unloading trajectories of containers, so that possible collisions with surrounding obstacles are avoided. After a brief introduction of the mathematical model, a robust control scheme (i.e., a second-order sliding mode control that guarantees a fast and precise transference and a suppression of the resulted swing) is presented. Despite model uncertainties and unmodeled actuators dynamics, the swing suppression from the given trajectory is obtained by constraining the system motion on suitable sliding surfaces, which include both the desired path and the swing angle. The proposed controller has been tested with a laboratory-size pilot crane. Experimental results are provided.

컨테이너크레인 시스템의 슬라이딩모드제어

본 논문은 컨테이너크레인의 흔들림제어의 한 방법으로, 이송증인 컨테이너가 임의의 이송궤적을 따라서 움직이도록 하고, 또한 트롤리 및 호이스트의 위치제어를 동시에 수행하는 가변구조제어에 관한 연구이다. 자동화터미널의 야석장에서 A지점에서 B지점으로 컨테이너를 옮기고자 할 때, 쌓여 있는 주위의 다른 컨테이너들을 피하면서 이송시키거나, 혹은 양하역 작업을 장애물이 존재하는 환경에서 수행할 때 주변의 장애물과 충돌하지 않도록 이송궤적을 만들어야 함은 필수적이다. 기존치 연구들이 무조건 흔들림이 작게끔 하는 것에 초점을 맞추었던 것에 반하여 본 논문에서는 비롯 흔들림이 발생하더라도 주어진 궤적을 추종하여 이송되게끔 하는 것에 그 특징이 있다. 트롤리 및 호이스트의 위치 및 속도오차 뿐 아니라 흔들림 각변위 및 각속도오차가 슬라이딩 평면으로 정의되며, 등속구간과 도착구간에서의 제어기가 각각 별도로 설계된다. 리아프노프 방법을 이용하여 안정성을 해석하였으며 파일럿 크레인을 이용한 실험결과를 제시한다.