طراحی و پیاده‌سازی کنترلر شبکه عصبی برای سیستم ضدنوسانِ بار جرثقیل‌های سقفی

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 نویسنده مسئول، استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 دانشیار، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

انتقال سریع و بدون نوسان بار توسط جرثقیل‌های سقفی زمینه‌ای مطرح برای پژوهش می‌باشد. در این مقاله یک کنترلر شبکه عصبی خود تنظیم‌کننده برای جرثقیل سقفی، با هدف جابجایی دقیق بار و دفع نوسان آن ارائه گردیده‌است. این کنترلر می‌تواند بخش عمده نوسان بار را در ابتدای حرکت دفع کند و درنتیجه بار با نوسان کمی جابجا شود. نتایج نشان می‌دهد که کنترلر شبکه عصبی با روش تعلیم پیشنهادی این مقاله، نسبت به کنترلر PID با بهره ثابت و در زمانی مشابه، می­تواند نوسان بار را به شکل بهتری دفع کند و برای مسافت‌های طولانی مناسب‌تر است. قابلیت پیاده‌سازی تجربی این کنترلر با استفاده از یک مدل آزمایشگاهی جرثقیل سقفی به اثبات رسیده و نتایج  صحه­گذاری شده‌است.

کلیدواژه‌ها


[1] Abdel-Rahman, E.M., Nayfeh, A.H., and Masoud, Z.N., "Dynamics and Control of Cranes: A Review", Journal of Vibration and Control, Vol. 9, pp. 863-908, (2003).
 
[2] Singhose, W.E., Porter, L.J., and Seering, W.P., "Input Shaped Control of a Planar Gantry Crane with Hoisting", Proceedings of the American Control Conference, Vol. 1, pp. 97-100, (1997).
 
[3] Singh, T., and Singhose, W., "Tutorial on Input Shaping/Time Delay Control of Maneuvering Flexible Structures", American Control Conference, IEEE, Vol. 3, pp. 1717-1731, (2002).
 
[4] Sorensen, K.L., Singhose, W., and Dickerson, S., "A Controller Enabling Precise Positioning and Sway Reduction in Bridge and Gantry Cranes", Control Engineering Practice Journal, Vol. 15, pp. 825-837, (2006).
 
[5] Gustafsson,T., and Heidenback, C., "Automatic Control of Unmanned Cranes at the Pasir Panjang Terminal", Proceedings of the 2002 IEEE International Conference of Control Applications, Vol. 1, pp.180-185, (2002).
 
[6] Mahfouf, M., Kee, C. H., Abbod, M. F., and Linkens, D. A., "Fuzzy Logic-based Anti-Sway Control Design for Overhead Cranes", Neural Computing and Application Journal, Vol. 9, pp. 38-43, (2000).
 
[7] Chang, C.Y., "The Switching Algorithm for the Control of Overhead Crane", Neural Computing & Applications Journal, Vol. 15, pp. 350-358, (2006).
 
[8] Assa, A., Raie, A.A., Attar Kashani, A., Gorji, S., and Naraghi, M., "A Four Step Design Procedure for an Improved Fuzzy Crane Control", 4th International Conference on Autonomous Robots and Agents, Wellington, New Zealand, pp. 133 – 137, (2009).
 
[9] Me´ndez, J.A., Acosta, L., Moreno, L., Torres, S., and Marichal, G.N., "An Application of a Neural Self-tuning Controller to an Overhead Crane", Neural Computing and Application Journal, Vol. 8, pp. 143–150, (1999).
 
[10] Suh, J.H., Lee, J.W., Lee, Y.J., and Lee, K.S., "An Automatic Travel Control of a Container Crane using Neural Network Predictive PID Control Technique", International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, Vol. 7, pp. 35-41, (2006).
 
[11] Masoud, Z.N., and Nayfeh, A.H., "Sway Reduction on Container Cranes using Delayed Feedback Controller", Nonlinear Dynamics Journal, Vol. 34, pp. 347–358, (2003).
 
[12] Hua, Y.J., and Shine, Y.K., "Adaptive Coupling Control for Overhead Crane Systems", Mechatronics Journal, Vol. 17, pp. 143–152, (2007).
 
[13] Ahmad, M.A., Ismail, R.M.T.R.,  Nasir, A.N.K., and  Ramli, M.S., "Anti-sway Control of a Gantry Crane System Based on Feedback Loop Approaches", IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, Singapore, pp. 1094 – 1099, (2009).
 
[14] Hang, C.C., Ho, W.K., and Lee, T.H., "Adaptive Control", Instrument Society of America, Research Triangle Park, North Carolina, USA, (1993).
 
[15] Kees, M., Burnham, K.J., and Tabor, J.H., "Modeling and Simulation Considerations for an Industrial Crane", International Conference on Simulation98, University of York, York, England, pp. 249 - 252, (1998).
 
[16] Omar, H.M., "Control of Gantry and Tower Cranes", Ph.D. Thesis, Department of Mechanical Engineering, Virginia Polytechnic Institute and State University, Virginia, (2003).
 
[17] Hagan, M.T., and Demuth, H.B., "Neural Networks for Control", Invited Tutorial, American Control Conference, San Diego, CA, USA, pp. 1642-1656, (1999).
 
[18] Haulin, J., "Feed forward Anti-sway Control for Overhead Cranes", M.Sc. Thesis, Department of Electrical Engineering, Uppsala University, Uppsala, Sweden, (2005).