Trajectory Planning and Control for Underactuated Dual Collaborative Overhead Crane Systems

欠驱动双协作桥式起重机系统的轨迹规划与控制

• 批准号: 18F18363
• 负责人: 忻 欣
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Okayama Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-11-09 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18363/
• 关键词: クレーン系; 劣駆動系; 振れ止め制御; 非線形制御; スライディング制御; クレーン; ロバスト制御

クレーン系の制御に対して、以下の研究成果を得ている。1. フレキシブルなロープを有するクレーン系を対象とし、ばね付き柔軟関節を介した剛体リンクによるクレーン系の動力学モデルを構築した。それに基づいて、系全体のエネルギー関数に着目して、構造的に実現が容易な非線形制御法を提案するとともに、ロープの曲がりを効果的に抑制し、負荷の振れがうまく除去できることを示している。2. 速度信号を必要としない2台のクレーン系の飽和出力フィードバック協調的な制御に関する研究を行った。コストを考慮すると、クレーン系は一般的に速度センサーを取り付けず、位置信号を差分処理すれば、ノイズ信号を増幅しやすい。また、既存のほとんどのクレーン制御方法では、アクチュエータのトルク制限が陽に考慮されていない。このため、2台のクレーン系に対して、まず、速度フィードバックを必要とせず、アクチュエータのトルク制限を考慮した飽和出力フィードバック協調的な制御方法を提案した。つぎに、閉ループ系の漸近安定性については、Lyapunov法を用いて厳密に解析した。最後に、大量の実験結果を用いて、その提案法の有効性を示している。３．クレーンの状態が平衡点から遠く離れている場合は非線形動力学モデルを用いて、その状態を有限時間で目標軌道に収束させるスライディングモード制御則に関する研究を行った。与えられた目標軌道を正確に追従し、吊り荷揺れ止めを実現するように制御則を設計した。また、制御則もとでの閉ループ系の安定性解析を行い、追従誤差が有限時間で零に収束することを理論的に証明している。さらに、提案した適応制御の有効性と妥当性をシミュレーションおよび実機実験よって示している。

The レ レ レ に is based on the <s:1> control に against て. The following <s:1> research results を are て る る る. 1. フ レ キ シ ブ ル な ロ ー プ を have す る ク レ ー を ン department like と seaborne し, ば ね pay き section soft masato を interface し た rigid リ ン ク に よ る ク レ ー ン の kinetics モ デ ル を build し た. そ れ に base づ い て, all の エ ネ ル ギ ー masato few に the mesh し て, structure of に be now が easy な nonlinear suppression method proposed を す る と と も に, ロ ー プ の qu が り を unseen fruit に inhibiting し, load vibration の れ が う ま く remove で き る こ と を shown し て い る. 2. The speed signal を necessary と し な い two の ク レ ー ン is の saturated output フ ィ ー ド バ ッ ク coordinated な suppression に masato す る を line っ た. コ ス ト を consider す る と, ク レ ー は ン department general に speed セ ン サ ー を take り pay け ず, position signal を difference 処 す れ ば, ノ イ ズ signal を rights of し や す い. ま た, existing の ほ と ん ど の ク レ ー ン suppression method で は, ア ク チ ュ エ ー タ の ト ル limitations ク が Yang に consider さ れ て い な い. こ の た め, two の ク レ ー ン department に し seaborne て, ま ず, speed フ ィ ー ド バ ッ ク を necessary と せ ず, ア ク チ ュ エ ー タ の ト ル limitations ク を consider し た saturated output フ ィ ー ド バ ッ ク coordinated な suppression method proposed を し た. Youdaoplaceholder0 ぎに, closed <s:1> プ プ the asymptotic stability of the <s:1> に に て て て に, Lyapunov method を using <s:1> て厳 dense に to analyze た. Finally, に, a large number of <s:1> experimental results を, when used by に て and そ the <s:1> proposal method を, are effective を to show that て る る る る. 3 ク レ ー ン の state が balance か ら く far from れ て い る occasions は nonlinear dynamics モ デ ル を with い て, そ の state を finite time で target orbit に 収 beam さ せ る ス ラ イ デ ィ ン グ モ ー ド suppression is に masato す る を line っ た. With え ら れ た を target track に chase 従 し, hanging り lotus 揺 れ check め を be presently す る よ う に suppression is を design し た. ま た, suppression も と で の closed ル ー プ の stability analytical line を い, chasing 従 error が finite time で zero に 収 beam す る こ と に を theory prove し て い る. さ ら に, proposal し た optimum 応 suppression の have sharper sex と justice を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン お よ び be machine be 験 よ っ て in し て い る.

项目成果

南開大学(中国)

南开大学（中国）

Nonlinear Motion Control of Complicated Dual Rotary Crane Systems Without Velocity Feedback: Design, Analysis, and Hardware Experiments

• DOI: 10.1109/tase.2019.2961258
• 发表时间: 2020-04
• 期刊: IEEE Transactions on Automation Science and Engineering
• 影响因子: 5.6
• 作者: Ning Sun;Yu Fu;Tong Yang;Jianyi Zhang;Yongchun Fang;X. Xin

A Robust Control Approach for Double-Pendulum Overhead Cranes With Unknown Disturbances

• DOI: 10.1109/icarm.2019.8833826
• 发表时间: 2019-07
• 期刊: 2019 IEEE 4th International Conference on Advanced Robotics and Mechatronics (ICARM)
• 作者: Yiming Wu;Ning Sun;X. Liang;Yongchun Fang;Xin Xin-Xin