Publication: Hareketli bom vincinin salınıma karşı kontrolü
Abstract
HAREKETLİ BOM VİNCİNİN SALINIMA KARŞI KONTROLÜ Vinçlerin kullanımına, yüksek binaların inşası, değişik iş alanlarındaki fabrikalar ve tersaneler gibi çeşitli iş alanlarında her zaman ihtiyaç olmuştur. Üç tip vinç çeşidi vardır: Kızaklı Vinçler, Kule Vinçleri ve Bom Vinçleri. Bu tezde, hareketli bom vincinin fiziksel yapısı ve dinamik sistemi ile ilgili çalışmalar yapılmıştır. İş sahasında güvenliği sağlamak ve işlem sürecini kısaltmak, vinç kontrolünü teşvik eden asıl unsurlardır. Bu tezin asıl amacı salınım açısını küçültecek bir kontrol sistemi oluşturmaktır. Bu amaca ulaşmak için hareketli bom vincinin dinamik denklemleri Lagrange metodu kullanarak elde edilmiştir ancak doğrusal olmayan hareket denklemleri bir çalışma noktasına göre doğrusallaştırılacak ve durum-uzay biçimine getirilecektir. Sonra, denetleyici doğrusal denklemler esas alınarak tasarlanacaktır. Durum-uzay modelindeki değişkenler, denklemlerdeki değişkenlere göre belirlenerek durum-uzay modeli doğrusal denklemlere göre elde edilmiştir. Salınım açılarını sönümlemek ve modellenecek denetleyiciler ile karşılaştırmak için bir pasif sönümleyici modeli oluşturulmuştur. Lineer karesel denetleyici (LQR) ve gözlemci-temelli denetleyici, salınım açılarını küçültmek için tasarlandı. Hareketli mobil vincin dinamik sistemi çok-girişli çok-çıkışlı (MIMO) sistem olarak tanımlanır. İstenilen sistemin kutup konumlarına göre geri beslemeli denetleyici tasarlanmıştır. Kontrol yaklaşımındaki tüm adımlar bilgisayar temelli program kullanılarak gerçeklenmiştir. Sistem çıkışı olarak iki farklı salınım açısı vardır. Sonuçlar salınım açılarının tasarlanan denetleyiciler sayesinde sönümlendiğini göstermiştir. Denetleyicilerin salınım açılarını düşürme zamanı, sadece pasif kontrol etkisi altında kalan sisteme göre çok daha iyi sonuçlar vermiştir.
ANTI-SWING CONTROL OF MOBILE BOOM CRANE Cranes have always been required in the various work areas such as high-building construction, several kinds of factories, shipbuilding yard, etc. There are three basic types of cranes: Gantry Cranes, Tower Cranes and Boom Cranes. In this thesis, physical structure and dynamic system of a mobile boom crane are studied. Increasing the safety and reducing the operation time are the main motivation factors behind the crane control. Here the main objective is to design a controller which reduces the swing angle. To achieve this, dynamic equations of a mobile boom crane are derived by using Lagrangian method. Naturally, the dynamics of the cranes are nonlinear, yet nonlinear equations of the motion will be linearized around an operating point and state-space form will be proposed. Then, controller is going to be designed based on the linear equations. States are determined by the variables in the equations and state-space model for linear equations are constituted. Passive damping is modeled to damp the swing angles and compare the efficiency of controllers to be designed. Linear Quadratic Regulator (LQR) controller and observer-based feedback controller are designed to reduce the swing angle. The dynamic system of a mobile boom crane is described as a multi input-multi output (MIMO) system. Feedback controller is designed based on the desired system’s poles location. There are two different swing angles as outputs of the system. Results show that swing angles' oscillations are damped with help of the designed controllers. The damping times of swing angles in the effect of controllers are much better than the system which is in the effect of only passive control.
ANTI-SWING CONTROL OF MOBILE BOOM CRANE Cranes have always been required in the various work areas such as high-building construction, several kinds of factories, shipbuilding yard, etc. There are three basic types of cranes: Gantry Cranes, Tower Cranes and Boom Cranes. In this thesis, physical structure and dynamic system of a mobile boom crane are studied. Increasing the safety and reducing the operation time are the main motivation factors behind the crane control. Here the main objective is to design a controller which reduces the swing angle. To achieve this, dynamic equations of a mobile boom crane are derived by using Lagrangian method. Naturally, the dynamics of the cranes are nonlinear, yet nonlinear equations of the motion will be linearized around an operating point and state-space form will be proposed. Then, controller is going to be designed based on the linear equations. States are determined by the variables in the equations and state-space model for linear equations are constituted. Passive damping is modeled to damp the swing angles and compare the efficiency of controllers to be designed. Linear Quadratic Regulator (LQR) controller and observer-based feedback controller are designed to reduce the swing angle. The dynamic system of a mobile boom crane is described as a multi input-multi output (MIMO) system. Feedback controller is designed based on the desired system’s poles location. There are two different swing angles as outputs of the system. Results show that swing angles' oscillations are damped with help of the designed controllers. The damping times of swing angles in the effect of controllers are much better than the system which is in the effect of only passive control.