In this paper, a new fuzzy-logic anti-swing control scheme is proposed for a three-dimensional overhead crane. The proposed control consists of a position servo control and a fuzzy-logic control. The position servo control is used to control the trolley position and rope length, and the fuzzy-logic control is used to suppress load swing. The proposed control guarantees not only prompt suppression of load swing but also accurate control of trolley position and rope length for the simultaneous travel, traverse, and hoisting motions of the crane. The effectiveness of the proposed control is shown by experiments with a prototype three-dimensional overhead crane.
Crane operation is manually accomplished by skilled operators. Recently, the concept of automation is widely introduced in shipping and unloading operation using the overhead crane for the enhanced productivity. In this regards, we designed an angle detector and 3D position detectro which are key evices for this operation. As well as an intellignet control algorithm is developed for the implementation of swing free crane. The performance of the presented algorithm is tested for the swing angle and the position of the overheas crand. The control scheme adopts a feedback control of an angular velocity of swing in initial phase and then the fuzzy controller whose rule base is optimized by a genetic algorithm.
PID controller has been used very widely in the industrial applications. But it is difficult tune the PID gains. In this paper, we present a design of optimal 2-DOF PID controller for control of container crane which has to control swing motion and trolley position. For tuning of the 2-DOF PID control gains, we used hybrid evolution program(EP). During operate the crane system in yard, the goal is transporting the load to a goal position as quick as possible without rope oscillation. The crane is generally operated by an expert operator, but recently an automatic control system with high accuracy and rapid transportation is required. However, we developed an optimal controller which has to control the crane system with disturbance.
We propose the hybrid robust controller for TDC(Time Delay Control) and SMC(Sliding Mode Control) method. TDC and SMC deal with the time-varying system parameters, unknown dynamics and unexpected disturbance. This controller is applied to follow the desired reference model for the uncertain time-varying overhead crane. The control performance is evaluated through simulation. The theoretical results indicate That the proposed controller shows excellent performance to an overhead crane with the uncertain time-varying parameters and disturbance.
컨테이너 크레인의 제어방법에 관한 기존 연구는 피제어 변수의 최종목표치의 오차를 최소화하는 목적함수를 사용하여 제어계산을 하였기 때문에 계산에서 얻어진 입력은 실제 운전에 적합하지 않은 과도한 변화를 가지게 되었다. 본 연구에서는 컨테이너 크레인의 비선형 모델을 사용하여 4차 Chevyshev 함수로 근사한 제어입력을 계산하는 새로운 제어계산 방법을 제안하였다. 제어 목적식은 편차의 절대치의 합을 최소화하도록 구성하였고 최적화 계산에는 심플렉스 알고리듬을 활용하였다. 본 제안의 제어방법으로 계산된 제어 입력과 출력을 기존의 제어방식으로 계산된 결과와 비교하여 본 제안의 제어방식의 결과가 기존 제어방식에 비해 안정된 컨테이너 크레인 운전성능을 보였다.
무인타워크레인의 운전자격 취득이 쉬워지고 불법개조가 늘어나며 소규모 건설현장에서도 무인타워크레인이 점차 활용되고 있다. 그러나 운전경험이 부족한 타워크레인 운전자의 문제가 커지면서 안전사고도 늘고 작업자도 사고위험에 노출되고 있다. 본 연구에서는 무인타워크레인 사고를 분석하여 사고 원인을 도출하였다. 그 후, 사고 원인의 중요도를 도출하기 위해 AHP 기법을 사용하여 분석하였다. 이 연구의 결과는 무인타워크레인을 사용하는 사업자와 건설 노동자들이 작업 규칙을 따르지 않는다는 것이다.
We propose a sliding mode controller tracking the states of a time-varying reference model. The reference model generates the desired trajectories of the states, and the sliding mode controller regulates robustly the errors between the desired states and the measured states. We apply this controller to the overhead crane. Its reference model generates the trajectories of the damped-out swing angle and the swing angular velocity to suppress the swinging motion caused by the acceleration and the deceleration of crane transportation. Also, this model generates the desired trajectories of the position and velocity of the crane. The crane model is identified from the experimental data using an orthogonal function. Kalman filtering is applied to estimate the crane states. The designed controller is simulated on a computer and is tested through a 2-ton industrial overhead crane using the vector-controlled servo motor system. It is verified that, from the simulated and experimental results, the sliding mode controller tracking a time-varying reference model works well.
In practical fields, the sway of crane systems leads to extra stress to the crane structure during the transporting operation and it is in close connection with its life. Usually, when we operate the cranes with high speed and manual control, the sway motion is irreducible. In this paper, a new type of crane system is proposed to avoid the irreducible sway of the crane systems. The proposed system is composed of mechanical arm with function of anti-sway based on conventional line system. By the anti-sway arm, we can realize to prevent the sway of the container box but cannot avoid the oscillation for the overall body of the crane. So, a controller design method to solve the above stated problem must be considered. The problem is solved by adopting the velocity pattern control methods of trapezoidal and curve types and its effectiveness is proved through experimental results.
In this paper the sway-control problem of a container crane is investigated in the perspective of controlling an underactuated mechanical system. For fast loading/unloading of containers from the ship, quick suppression of the remaining swing motion of the container at the end of each trolley stroke is crucial. Known nonlinearities are fully incorporated by feedback linearization. Robustness is enhanced by variable structure control. Compared with the linear LQ control, much better performance can be obtained.
The most important thing in the container terminal is to handle the cargo effectively in the limited time. To achieve this object, many strategies have been introduced and applied to. If we consider the technical trends and environment of the automated container terminal, it is necessary that the systems for cargo handling are equipped with more intelligent control technologies. To cope with this tendency, from the middle of the 1990's, the automated RMGC (Rail-Mounted Gantry Crane) and RTGC (Rubber-Tired Gantry Crane) have been developed and widely used to handle containers in the yards. Recently, in these cranes, the many equipments like CCD cameras and sensors are mounted to cope with the automated terminal environment. If we want to obtain more efficient handling performance, the modelling, tracking control, anti-sway system design, skew motion suppressing and complicated motion control problems must be considered in the control system design and application process. Considering these problems, in this paper, the system modelling with the tire slip and a tracking control approach are proposed. Especially, we design the tracking control system based on the 2DOF servosystem design approach to cope with undesirable disturbance input. The experiment results show the desirable performance and usefulness of the designed control system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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