دانلود پایان نامه : مدلسازی فازی سیستم جرثقیل با کابل کششی و کنترل آن بر اساس رهیافت تاکاگی سوگنو

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته ابزار دقیق و اتوماسیون صنایع نفت

عنوان : مدلسازی فازی سیستم جرثقیل با کابل کششی و کنترل آن بر اساس رهیافت تاکاگی سوگنو

دانشگاه شیراز

دانشکده آموزشهاي الکترونيکي

 

پایان نامه­ی کارشناسی ارشد در رشته­ ی

ابزار دقیق و اتوماسیون صنایع نفت

 

 

مدلسازی فازی سیستم جرثقیل با کابل کششی و کنترل آن بر اساس رهیافت تاکاگی سوگنو

 

اساتيد راهنما

دکتر سراج الدين کاتبي

دکتر محمد اقتصاد

 

 

بهمن 1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکيده

در بيشتر جرثقيل ها بعد از انتقال سريع بار به نقطه پاياني، توقف ناگهاني باعث به وجود آمدن حرکت نوساني در بار مي­شود که مانع از امکان رها کردن بار در محل خواهد شد و اين اتلاف زمان بسيار پر هزينه است. در اين تحقيق با توجه به کار آيي منطق فازي در مورد سيستمهايي که مدل دقيق رياضي ندارند يا به هر نحو اطلاعات محدودي در مورد آنها در اختيار است سعي شده است که با استفاده از رهيافت تاکاگي سوگنو سيستم جرثقيل با کابل کششي مدلسازي شود و سپس به منظور کاهش نوسانات توسط بار ابتدا سيستم مورد نظر توسط روش جبرانساز موازي توزيع شده پايدار شده (رگوله سازي شده) و در ادامه براي رسانيدن سر جرثقيل به مکان مورد نظر يک پيش جبرانساز طراحي شود که اين رهيافت هم بر اساس مجموعه هاي فازي نوع 1 و هم مجموعه هاي فازي نوع 2 پياده سازي شده و در نهايت نتايج به دست آمده با روشهاي ديگر کنترلي که به منظور رسانيدن سر جرثقيل به مکان مطلوب با کمترين زمان و کمترين نوسان ارائه شده مقايسه گرديده. نتايج حاصل حکايت از کارايي بهتر روش کنترلي پيشنهادي نسبت به ساير روشها دارد.

 

کلید واژه: کنترل فازی نوع 1، کنترل فازی نوع 2، کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته، رهیافت تاکاگی سوگنو، جرثقیل با کابل کششی، مدل تاکاگی سوگنو

 


 

 

 

 

فهرست مطالب

 

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

فصل اول: مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………… 2

 

فصل دوم:  بررسي مدل سازي و کنترل جرثقيل با کابل کششي

2-1- مدل ارايه شده براي توصيف رفتار ديناميکي جرثقيل با کابل کششي…………………….. 7

2-2- کنترل جرثقيل با کابل کششي…………………………………………………………………………………. 10

2-2-1- کنترل کننده مقاوم تناسبي-انتگرالي-مشتقي……………………………………………… 10

2-2-2- کنترل کننده تناسبي-انتگرالي- مشتقي بر اساس الگوريتم ژنتيک …………. 14

2-2-3- کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي بر اساس الگوريتم PSO………………. 16

2-2-4- کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي با تنظيم کننده فازي……………………. 17

 

فصل سوم: منطق فازي و کنترل کننده فازي تاکاگي سوگنو

3-1- مقدمه­اي بر منطق فازي…………………………………………………………………………………………….. 22

3-2- مفاهيم اوليه و تعاريف مقدماتي………………………………………………………………………………… 23

3-2-1- برش‌ها، تحدب و اعداد فازي………………………………………………………………………….. 25

3-3- مقدمه اي بر کنترل کننده­هاي فازي……………………………………………………………………….. 26

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

3-4- انواع کنترل کننده­هاي فازي…………………………………………………………………………………….. 26

3-4-1- کنترل کننده فازي ممداني…………………………………………………………………………….. 28

3-4-2- کنترل کننده فازي سوگنو……………………………………………………………………………… 28

3-4-3- کنترل کننده فازي تاکاگي– سوگنو………………………………………………………………. 30

3-4-3-1- ناحيه بندي کردن غيرخطي سراسري………………………………………………… 32

3-4-3-2- ناحيه بندي کردن غير خطي با تقريب محلي…………………………………….. 32

3-4-4- جبران سازي موازي توزيع يافته …………………………………………………………………… 37

3-4-4-1- پايداري کنترل کننده تاکاگي– سوگنو………………………………………………….. 39

3-5- طراحي کنترل کننده فازي ……………………………………………………………………………………… 40

3-5-1- طراحي سيستم­هاي ردياب با فيدبک حالت………………………………………………….. 41

3-5-1-1- طراحي پيش جبران­ساز استاتيکي در مسير ورودي مرجع………………. 42

 

فصل چهارم: کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته جرثقيل با کابل کششي

4-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………….. 47

4-2- مدل فازي تاکاگي– سوگنوي سيستم جرثقيل با کابل کششي……………………………… 48

4-2-1- ناحيه بندي غير خطي  براي جرثقيل…………………………………………………. 50

4-2-2- ناحيه بندي غير خطي  براي جرثقيل…………………………………………………. 51

4-2-3- ناحيه بندي غير خطي  براي جرثقيل…………………………………………………. 52

4-2-4- ناحيه بندي غير خطي  براي جرثقيل…………………………………………………. 53

4-2-5- ناحيه بندي غير خطي  براي جرثقيل…………………………………………………. 54

4-2-6- قواعد اگر- آنگاه جرثقيل با کابل کششي………………………………………………………. 55

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

4-3- مقايسه کنترل کننده جبرانساز موازي توزيع يافته با ديگر روش­هاي
مطرح شده……………………………………………………………………………………………………………………………. 64

4-3-1- مقايسه کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته با کنترل کننده

مقاوم تناسبي-انتگرالي-مشتقي…………………………………………………………………………………….. 65

4-3-2- مقايسه کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته با کنترل کننده

تناسبي-انتگرالي-مشتقي بر اساس الگوريتم ژنتيک…………………………………………………….. 69

4-3-3- مقايسه کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته با کنترل کننده

تناسبي-انتگرالي-مشتقي با تنظيم کننده فازي………………………………………………………….. 71

4-3-4- مقايسه کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته با کنترل کننده

تناسبي- انتگرالي- مشتقي بر اساس الگوريتم PSO …………………………………………………… 78

 

فصل پنجم: کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته جرثقيل با

کابل کششي با استفاده از فازي نوع 2

5-1- مقدماتي بر مجموعه هاي فازي نوع 2……………………………………………………………………… 82

5-2- طراحي فيدبک حالت جبران­ساز موازي توزيع يافته براساس مجموعه هاي فازي نوع 2     86

5-2-1- ناحيه بندي غير خطي  براي جرثقيل…………………………………………………. 89

5-2-2- ناحيه بندي غير خطي  براي جرثقيل…………………………………………………. 89

5-2-3- ناحيه بندي غير خطي  براي جرثقيل…………………………………………………. 90

5-2-4- ناحيه بندي غير خطي  براي جرثقيل…………………………………………………. 90

5-2-5- ناحيه بندي غير خطي  براي جرثقيل…………………………………………………. 91

5-2-6- قواعد اگر- آنگاه جرثقيل با کابل کششي………………………………………………………. 91

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

5-3- جبران سازي موازي توزيع يافته سيستم فازي نوع 2 تاکاگي – سوگنو …………….. 99

5-3-1- پايداري کنترل کننده تاکاگي – سوگنو……………………………………………………… 101

5-3-2- طراحي کنترل کننده فازي ………………………………………………………………………… 102

5-4- مقايسه کنترل کننده جبرانساز موازي توزيع يافته نوع 2 با ديگر

روش­هاي مطرح شده……………………………………………………………………………………………………….. ..109

5-4-1- مقايسه کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته نوع 2 با کنترل

کننده مقاوم تناسبي-انتگرالي-مشتقي………………………………………………………………………. 110

5-4-2- مقايسه کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته نوع 2

با کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي بر اساس الگوريتم ژنتيک………………………. 112

5-4-3- مقايسه کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته نوع 2

با کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي با تنظيم کننده فازي……………………………. 114

5-4-4- مقايسه کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته نوع 2

با کنترل کننده تناسبي- انتگرالي- مشتقي بر اساس الگوريتم PSO …………………….. 117

 

فصل ششم: نتيجه گيري و پيشنهادات

6-1- نتيجه گيري…………………………………………………………………………………………………………….. 121

6-2- پيشنهادات……………………………………………………………………………………………………………….. 123

 

فهرست منابع………………………………………………………………………………………………………………………….. 124

 


 

 

 

 

فهرست جداول

 

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

جدول (2-1): پارامترهاي مدل ديناميکي غيرخطي جرثقيل با کابل کششي…………………………… 9

جدول (2-2): مقادير بهره­هاي کنترل کننده مقاوم مشتقي-انتگرالي-تناسبي………………………. 14

جدول (2-3): بهره هاي بهينه کنترل کننده­ها با استفاده از الگوريتم ژنتيک………………………. 15

جدول (2-4): کارايي کنترل کننده­هاي مختلف………………………………………………………………………. 16

جدول (2-5): بهره­هاي بهينه کنترل کنندها با استفاده از الگوريتم PSO……………………………. 17

جدول (2-6): مقادير بهره هاي کنترل کننده مقاوم مشتقي-انتگرالي-تناسبي…………………….. 18

جدول (4-1): عملکردکنترل کننده مقاوم تناسبي-انتگرالي-مشتقي براي کنترل

موقعيت سيستم ………………………………………………………………………………………………………………………… 66

جدول (4-2): عملکردکنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته براي کنترل

موقعيت سيستم ………………………………………………………………………………………………………………………. ..67

جدول (4-3): عملکردکنترل کننده کننده مقاوم تناسبي-انتگرالي-مشتقي براي کنترل

نوسانات بار…………………………………………………………………………………………………………………………………… 67

جدول (4-4): عملکردکنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته براي

کنترل نوسانات بار………………………………………………………………………………………………………………………. 68

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

جدول (4-5): کارآيي کنترل کننده فازي تناسبي- انتگرالي-مشتقي براي موقعيت

سرجرثقيل 5/0 متر……………………………………………………………………………………………………………………. 76

جدول (4-6): کارآيي کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته پيشنهاد شده

براي موقعيت سرجرثقيل 5/0متر………………………………………………………………………………………………. 77

جدول (4-7): کارايي کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي بر اساس الگوريتم PSO

به ازاي طول کابل 75/0متر……………………………………………………………………………………………………….. 80

جدول (4-8): کارايي کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته به ازاي

طول کابل 75/0متر……………………………………………………………………………………………………………………. 80

فهرست شکل ها

 

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

شکل (1-1): جرثقيل با کابل کششي…………………………………………………………………………………………… 4

شکل (1-2): نمايي ديگر ازحمل بار توسط جرثقيل…………………………………………………………………… 5

شکل (2-1): مدل جرثقيل با کابل کششي………………………………………………………………………………….. 8

شکل (2-2): نمودار بلوکي کنترل جرثقيل با کابل کششي…………………………………………………….. 11

شکل (2-3): مدل مرجع مورد نظر طراح براي عملکرد ديناميکي موقعيت سر جرثقيل……… 17

شکل (2-4): بلوک دياگرام کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي با تنظيم کننده فازي…. 18

شکل (2-5): توابع عضويت فازي مربوط به ورودي­ها………………………………………………………………. 19

شکل (2-6): توابع عضويت فازي مربوط به خروجي………………………………………………………………… 19

شکل (2-7): بلوک دياگرام تنظيم بهره­هاي کنترل کننده با استفاده از منطق فازي…………… 20

شکل (3-1): نحوه محاسبه خروجي در کنترل کننده سوگنو…………………………………………………. 29

شکل (3-2): نحوه محاسبه خروجي قطعي از مقادير فازي در کنترل کننده سوگنو……………. 29

شکل (3-3): ايده ناحيه بندي کردن غيرخطي………………………………………………………………………… 34

شکل (3-4): ايده ناحيه بندي کردن غيرخطي محلي……………………………………………………………… 34

شکل (3-5): توابع عضويت فازي  و ………………………………………………… 36

شکل (3-6): توابع عضويت فازي  و ………………………………………………….. 37

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

شکل (3-7): سيستم ردياب با پيش جبران ساز ورودي مرجع………………………………………………. 46

شکل (4-1): توابع عضويت مربوط به ……………………………………………………………………………. 52

شکل (4-2): توابع عضويت مربوط به ……………………………………………………………………………. 53

شکل (4-3): توابع عضويت مربوط به ……………………………………………………………………………. 54

شکل (4-4): توابع عضويت مربوط به ……………………………………………………………………………. 55

شکل (4-5): توابع عضويت مربوط به ……………………………………………………………………………. 56

شکل (4-6): ساختار کلي کنترل جرثقيل با کابل کششي………………………………………………………. 62

شکل (4-7): موقعيت سر جرثقيل در غياب کنترل کننده به ازاي فاصله مطلوب 1 متر،

جرم بار 1 کيلوگرم  وطول کابل 5/0متر…………………………………………………………………………………… 62

شکل (4-8): زاويه نوسان بار در غياب کنترل کننده به ازاي فاصله مطلوب 1 متر،

جرم بار 1 کيلوگرم  وطول کابل 5/0متر…………………………………………………………………………………… 62

شکل (4-9): موقعيت سر جرثقيل در حضور کنترل کننده به ازاي فاصله مطلوب 1 متر،

جرم بار 1 کيلوگرم  وطول کابل 5/0متر…………………………………………………………………………………… 63

شکل (4-10): زاويه نوسان بار در حضور کنترل کننده به ازاي فاصله مطلوب 1 متر،

جرم بار 1 کيلوگرم  و طول کابل 5/0متر ………………………………………………………………………………… 63

شکل (4-11):کنترل کننده مقاوم تناسبي-انتگرالي-مشتقي – موقعيت سر جرثقيل

به ازاي مقادير مختلف جرم بار و طول کابل براي رسيدن به موقعيت 7/0 متر…………………… 64

شکل (4-12): کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته، موقعيت سر جرثقيل

به ازاي مقادير مختلف جرم بار و طول کابل براي رسيدن به موقعيت 7/0 متر…………………… 65

شکل (4-13): کنترل کننده مقاوم تناسبي-انتگرالي-مشتقي، زاويه بار با سر جرثقيل

به ازاي مقادير مختلف جرم بار و طول کابل براي رسيدن به موقعيت 7/0 متر…………………… 65

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

شکل (4-14): کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته، زاويه بار با سر جرثقيل

به ازاي مقادير مختلف جرم بار و طول کابل براي رسيدن به موقعيت 7/0 متر…………………… 66

شکل (4-15): کنترل کننده PID براساس الگوريتم ژنتيک، کنترل موقعيت سر جرثقيل

به ازاي بهره هاي کنترلي متفاوت و مسافت5/0 و جرم بار 1 کيلو گرم و طول کابل 5/0 …. 69

شکل (4-16): کنترل‌کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته، کنترل موقعيت سرجرثقيل

به ازاي مسافت 5/0و جرم بار 1 کيلوگرم و طول کابل 5/0 متر…………………………………………… 69

شکل (4-17): کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي بر اساس الگوريتم ژنتيک، زاويه

بار با سر جرثقيل به ازاي بهره­هاي کنترلي متفاوت و مسافت 5/0…………………………………………. 70

شکل (4-18): کنترل­کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته، زاويه بار با سرجرثقيل

به ازاي مسافت 5/0 و جرم بار 1 و طول کابل 5/0 متر………………………………………………………… 70

شکل (4-19): کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي با تنظيم کننده فازي، کنترل

موقعيت سر جرثقيل به ازاي جرم بار 5/0 و طول کابل 75/0 و مسافت 5/0…………………….. 71

شکل (4-20): کنترل­کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته، کنترل موقعيت سرجرثقيل

به ازاي جرم بار 5/0 و طول کابل 75/0 و مسافت 5/0………………………………………………………… 72

شکل (4-21): کنترل­کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي با تنظيم کننده فازي، کنترل

زاويه بار با سر جرثقيل به ازاي جرم بار 5/0 و طول کابل 75/0 و مسافت 5/0…………………. 72

شکل (4-22): کنترل­کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته، کنترل زاويه بار به ازاي

جرم بار 5/0 و طول کابل 75/0 و مسافت 5/0 متر………………………………………………………………… 73

شکل (4-23): کنترل­کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي با تنظيم­کننده فازي، کنترل

موقعيت سر جرثقيل به ازاي جرم بار 1 و طول کابل 25/0 و مسافت 5/0…………………………. 73

شکل (4-24): کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته، کنترل موقعيت سر

جرثقيل به ازاي جرم بار 1 و طول کابل 25/0 و مسافت 5/0……………………………………………….. 74

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

شکل (4-25): کنترل­کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي با تنظيم­کننده فازي،

کنترل زاويه بار با سرجرثقيل به ازاي جرم بار 1 و طول کابل 25/0 و مسافت 5/0…………… 74

شکل (4-26): کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته، کنترل زاويه بار با سر

جرثقيل به ازاي جرم بار 1 و طول کابل 25/0 و مسافت 5/0……………………………………………….. 75

شکل (4-27): کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي بر اساس الگوريتم PSO،

موقعيت سر جرثقيل به ازاي مسافت­هاي متفاوت…………………………………………………………………….. 78

شکل (4-28): کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع شده، موقعيت سر جرثقيل

به ازاي مسافت­هاي متفاوت……………………………………………………………………………………………………….. 78

شکل (4-29): کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي بر اساس الگوريتم PSO،

زاويه نوسان بار به ازاي مسافت­هاي متفاوت………………………………………………………………………………. 79

شکل (4-30): کنترل‌کننده‌جبران­ساز موازي توزيع يافته، زاويه نوسان بار

به ازاي مسافت­هاي‌متفاوت…………………………………………………………………………………………………………. 79

شکل (5-1): يک مجموعه فازي نوع 2…………………………………………………………………………………….. 83

شکل (5-2): رد پاي عدم قطعيت مجموعه فازي نوع 2…………………………………………………………. 85

شکل (5-3): يک مجموعه فازي نوع 2 بازه اي………………………………………………………………………… 86

شکل (5-4): تابع عضويت فازي نوع 2 ……………………………………………………………………. 103

شکل (5-5): تابع عضويت فازي نوع 2 ……………………………………………………………………. 104

شکل (5-6): تابع عضويت فازي نوع 2 …………………………………………………………………….. 104

شکل (5-7): تابع عضويت فازي نوع 2 …………………………………………………………………….. 105

شکل (5-8): تابع عضويت فازي نوع 2 ……………………………………………………………………. 105

شکل (5-9): تابع عضويت فازي نوع 2 ……………………………………………………………………. 106

شکل (5-10): تابع عضويت فازي نوع 2 ………………………………………………………………… 106

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

شکل (5-11): تابع عضويت فازي نوع 2 ………………………………………………………………… 107

شکل (5-12): تابع عضويت فازي نوع 2 …………………………………………………………………. 107

شکل (5-13): تابع عضويت فازي نوع 2 …………………………………………………………………. 108

شکل (5-14): کنترل کننده مقاوم تناسبي-انتگرالي-مشتقي- موقعيت سر جرثقيل

به ازاي مقادير مختلف جرم بار و طول کابل براي رسيدن به موقعيت 7/0 متر………………… 109

شکل (5-15): کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته، موقعيت سر جرثقيل

به ازاي جرم بار 25/0 و طول کابل 6/0 براي رسيدن به موقعيت 7/0 متر…………………….. 110

شکل (5-16): کنترل کننده مقاوم تناسبي-انتگرالي-مشتقي، زاويه بار با سر

جرثقيل به ازاي مقادير مختلف جرم بار و طول کابل براي رسيدن به موقعيت 7/0 متر…… 110

شکل (5-17): کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته نوع2، زاويه بار با

سر جرثقيل به ازاي 25/0 جرم بار و طول کابل 6/0 براي رسيدن به موقعيت 7/0 متر… 111

شکل (5-18): کنترل کننده PID براساس الگوريتم ژنتيک، کنترل موقعيت سر جرثقيل

به ازاي بهره هاي کنترلي متفاوت و مسافت5/0 و جرم بار 1 کيلو گرم و طول کابل 5/0 112

شکل (5-19): کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته نوع 2، کنترل موقعيت

سرجرثقيل به ازاي مسافت 5/0و جرم بار 1 کيلوگرم و طول کابل 5/0 متر……………………… 112

شکل (5-20): کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي بر اساس الگوريتم ژنتيک،

زاويه بار با سر جرثقيل به ازاي بهره­هاي کنترلي متفاوت و مسافت 5/0…………………………….. 113

شکل (5-21): کنترل­کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته نوع 2، زاويه بار با

سرجرثقيل به ازاي مسافت 5/0و جرم بار 1 و طول کابل 5/ 0 متر……………………………………. 113

شکل (5-22): کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي‌با تنظيم‌کننده فازي،‌ کنترل

‌موقعيت سر جرثقيل به ازاي جرم بار 5/0 و طول کابل 75/0 و مسافت 5/0………………….. 114

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

شکل (5-23): کنترل­کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته نوع 2، کنترل موقعيت

سر جرثقيل به ازاي جرم بار 5/0 و طول کابل 75/0 و مسافت 5/0………………………………….. 115

شکل (5-24): کنترل­کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي با تنظيم کننده فازي، کنترل

زاويه بار با سر جرثقيل به ازاي جرم بار 5/0 و طول کابل 75/0 و مسافت 5/0……………….. 115

شکل (5-25): کنترل­کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته نوع 2، کنترل زاويه بار

به ازاي جرم بار 5/0 و طول کابل 75/0 و مسافت 5/ متر…………………………………………………. 116

شکل (5-26): کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي بر اساس الگوريتم PSO،

موقعيت سر جرثقيل به ازاي مسافت­هاي متفاوت………………………………………………………………….. 117

شکل (5-27): کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع شده نوع 2، موقعيت

سر جرثقيل به ازاي مسافت­هاي متفاوت…………………………………………………………………………………. 117

شکل (5-28): کنترل کننده تناسبي-انتگرالي-مشتقي بر اساس الگوريتم PSO،

زاويه نوسان بار به ازاي مسافت­هاي متفاوت……………………………………………………………………………. 118

شکل (5-29): کنترل کننده جبران­ساز موازي توزيع يافته نوع 2، زاويه نوسان بار

به ازاي مسافت­هاي متفاوت……………………………………………………………………………………………………… 118

 

فهرست نشانه هاي اختصاري

 

= m1 جرم بار

­= m2 جرم سر جرثقیل

= l طول کابل

= kt ثابث گشتاور

= ke ثابت الکتریکی

= B ثابت اصطکاک

= rp شعاع قرقره

= r نسبت دنده

= Tl گشتاور بار

= Tm گشتاور موتور

= i جریان آرمیچر

= L اندوکتانس

=R مقاومت

=V ولتاژ ورودی

  • مقدمه

 

 

در صنعت، جرثقيل­ها[1] به طور گسترده براي حمل بارهاي سنگين و مواد پر خطر در کارخانه­ها، صنايع هسته­اي، ساختمان­هاي بلند و صنايع کشتي سازي استفاده مي­شوند. جرثقيل بايد بار معلق را با بيشترين سرعت وکمترين نوسان[2] در مقصد جابجا کند[1]. در بيشتر جرثقيل­ها بعد از انتقال سريع بار به نقطه پاياني، توقف ناگهاني باعث بوجود آمدن حرکت نوساني در بار مي­شود. اين حرکت نوساني ممکن است که به بار و تجهيزات اطراف آسيب برساند. علاوه بر آن اپراتور بايد براي قرار دادن بار در محل مورد نظر منتظر اتمام اين نوسانات باشد.

روش­هاي کنترلي زيادي بر پايه روش­هاي کلاسيک و مدرن پيشنهاد و تست شده است، که مي­توان به روش­هاي کنترل تطبيقي [2-3]، کنترل با استفاده از الگوريتم ژنتيک و کنترل تناسبي-انتگرالي-مشتقي در [4]، الگوريتم بهينه سازي ازدحام ذرات [5] اشاره کرد. بيشتر روش‌هاي کلاسيک تنها وقتي قابل استفاده هستند که مدل دقيقي از جرثقيل در دسترس باشد. روش هاي ارائه شده در کنترل فازي به خوبي اين قابليت را دارند که بر روي سيستم هايي که مدل رياضي دقيقي ندارند و يا به هر نحو اطلاعات محدودي در مورد آنها در اختيار است، پياده شوند. همين امر يکي از دلايل عمده کاربرد چشم گير منطق فازي در پروسه­هاي صنعتي است.

کنترل کننده­هاي فازي به سه دسته عمده ممداني[3]، سوگنو و تاکاگي- سوگنو[4] تقسيم مي­شوند. در کنترل کننده هاي ممداني و سوگنو طراحي بر پايه دانش تجربي از عملکرد سيستم و به روش سعي و خطا انجام مي­شود. در حالي که طراحي کنترل کننده تاکاگي­-سوگنو بر پايه مدل رياضي سيستم و با در نظر گرفتن هر يک از قوانين ارائه شده به عنوان يک مدل خطي محلي از کل سيستم در نظر گرفته مي شود.

يک کنترل کننده فازي، معمولا يک کنترل کننده غيرخطي به فرم  مي­باشد که  در آن يک تابع فازي است. بنابراين تعميم روش­هاي طراحي و آناليز در کنترل غيرخطي، امکان مطالعه کنترل کننده‌هاي فازي را به صورت سيستماتيک فراهم مي­آورد. يکي از مهمترين پارامترهايي که از هر سيستم کنترلي انتظار مي­رود، پايداري کل مجموعه است. مسئله پايداري در سيستم­هاي فازي به لحاظ دقيق نبودن مدل و عدم تعريف دقيق رياضي تابع فازي ، از اساسي ترين مباحث مطرح شده در کنترل فازي است. مسئله پايداري در سيستم­هاي فازي تاکاگي-سوگنو بر پايه کنترل غير متمرکز، با استفاده از رويکرد جبران ساز موازي توزيع يافته[5] مورد بحث قرار مي­گيرد. در روش جبران ساز موازي توزيع يافته، ساختار کنترل بر اساس مدل فازي مي­باشد. مدل فازي تاکاگي-سوگنو توسط قوانين فازي اگر-آنگاه بيان مي شوند. اين قوانين روابط خطي ورودي و خروجي را به صورت محلي[6] در سيستم غير خطي[7] نشان مي­دهند.

در تحقيق حاضر کنترل جرثقيل، با استفاده از سيستم­هاي توزيع يافته موازي به منظور رسيدن به موقعيت مورد نظر در کمترين زمان ممکن، با کمترين نوسان مورد بررسي قرار مي­گيرد. در مرحله اول مطالعات، روابط حاکم بر کارکرد جرثقيل مورد بحث قرار مي­گيرد، سپس چند روش مختلف براي کنترل جرثقيل به همراه روش کنترل توزيع يافته موازي بيان مي­شود. در نهايت شبيه سازي­ها و نتايج به دست آمده مقايسه و روش مناسب تر پيشنهاد مي­گردد.

جرثقيل­ها با کابل کششي را مي­توان به دو گروه عمده دروازه­اي و گردان تقسيم بندي کرد. شکل (1-1) سازه جرثقيلي با کابل کششي[8] ويژه تخليه و بارگيري کانتينر بر روي شناور را نشان مي­دهد. به عبارتي ديگر بار از طريق کانتينري[9] که به وسيله کابلي قابل انعطاف به سر جرثقيل[10] متصل است به داخل کشتي هدايت مي­کند. وضعيت به گونه­اي­ است که هنگام بلند کردن و انتقال بار، اين کانتينر در هوا تاب مي­خورد و نوسان[11] مي­کند. همانگونه که در  شکل (1-2) مشاهده مي­شود اين نوع جرثقيل براي بارگيري و تخليه بار از بندرگاه (مبدا) به کشتي (مقصد) و بالعکس مورد استفاده قرار مي­گيرد. بار با استفاده از کابل­هاي قابل انعطاف که روي سر جرثقيل قرار دارند بلند مي­شوند در حالي که سر جرثقيل روي يک خط آهن افقي حرکت مي­کند.

شکل (1-1): جرثقيل با کابل کششي

شکل (1-2): نمايي ديگر ازحمل بار توسط جرثقيل

هنگامي که بار توسط جرثقيل بلند مي شود و سر جرثقيل شروع به حرکت مي­کند بار نوسان مي­کند و چنانچه بار در نوسان باشد نمي­توان آن را رها کرد پس دو راه حل جزيي براي حل اين مسئله مطرح مي­شود:

  1. سر جرثقيل درست در بالاي هدف قرار گيرد و صبر کند تا بار از نوسان خارج شود و سپس بار را رها کند.
  2. آنقدر آهسته حرکت کند که حين انتقال بار هيچ نوساني رخ ندهد و سپس هنگامي که بالاي هدف قرار گرفت بار را رها کند.

ولي در عمل اين دو راه حل بسيار وقت گير مي­باشند و از آنجا که انتقال بار در بندر گاه­ها بسيار پرهزينه است، اين دو راه حل اقتصادي نيستند. بنابراين در برخورد با اين فرآيند فيزيکي پيچيده، يک مهندس کنترل از يک روال طراحي سيستماتيک پيروي مي­کند و کنترل کننده­اي را طراحي مي کند به گونه­اي که بتواند بار را با سرعت قابل قبول و صرف کم ترين زمان و با کمينه سازي ميزان نوسانات بار آن را بر روي هدف قرار دهد. جرثقيل با کابل کششي در واقع سيستمي است که تعداد ورودي­هاي آن از خروجي­هاي آن کمتر است. براي طراحي سيستم کنترل جرثقيل، مي­بايست ابتدا با استفاده از معادلات ديفرانسيل رفتار ديناميکي حاکم بر جرثقيل با کابل کششي را مدل سازي کنيم.

در ادامه به تشريح چگونگي مدل ارايه شده براي توصيف رفتار ديناميکي جرثقيل با کابل کششي خواهيم پرداخت. لازم به ذکر است که در اين پايان نامه کنترل جرثقيل دروازه اي با کابل کششي مورد نظر مي­باشد. لازم به ذکر است که در تمام قسمت­هاي اين پايان نامه مسافت و يا طول برحسب متر، زاويه بر حسب راديان، زمان بر حسب ثانيه و جرم برحسب کيلوگرم در نظر گرفته مي­شود.

تعداد صفحه : 150

قیمت : 14700 تومان

———–

——-

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  --