The paper deals with the problem of reducing the residual vibration and limiting the transient oscillations of a flexible and underactuated system with respect to the variation of operating conditions. The comparative study of generalized predictive control (GPC) and fuzzy scheduling scheme developed based on the P1-TS fuzzy theory, local pole placement method and interval analysis of closed-loop system polynomial coefficients is addressed to the problem of flexible crane control. The two alternatives of a GPC-based method are proposed that enable to realize this technique either with or without a sensor of payload deflection. The first control technique is based on the recursive least squares (RLS) method applied to on-line estimate the parameters of a linear parameter varying (LPV) model of a crane dynamic system. The second GPC-based approach is based on a payload deflection feedback estimated using a pendulum model with the parameters interpolated using the P1-TS fuzzy system. Feasibility and applicability of the developed methods were confirmed through experimental verification performed on a laboratory scaled overhead crane

چکیده

این مقاله، مسئله کاهش ارتعاش باقیمانده و محدودسازی نوسانات گذرای یک سیستم انعطاف­ پذیر و زیرفعال را نسبت به تغییر شرایط عملیاتی بررسی می کند. مطالعه مقایسه ­ای طرح کنترل پیشگوی تعمیم ­یافته (GPC) و طرح زمان بندی فازی توسعه یافته بر اساس نظریه فازی P1-TS، روش مکان­ یابی قطب موضعی و آنالیز بازه ­ای ضرایب چندجمله ­ای سیستم حلقه بسته، برای مسئله کنترل جرثقیل انعطاف ­پذیر بررسی شد. دو روش جایگزین مبتنی بر GPC پیشنهاد شدند که قادر به تحقق این تکنیک با حسگر انحراف بار و بدون استفاده از این حسگر بودند. تکنیک کنترل اول، بر اساس روش کمترین مربعات بازگشتی (RLS) است که برای برآورد برخط پارامترهای مدل خطی پارامتر متغیر (LPV) در سیستم دینامیکی جرثقیل مورد استفاده قرار می­ گیرد. روش مبتنی بر GPC دوم، بر اساس بازخورد انحراف بار عمل می­ کند که با استفاده از مدل آونگی براورد می­ شود و پارامترهایش با استفاده از سیستم فازی P1-TS درون یابی می­ شوند. امکان­ پذیری و کاربردپذیری روش­ های توسعه یافته از طریق اثبات تجربی با آزمایش ­های انجام شده بر روی جرثقیل هوایی در مقیاس آزمایشگاهی تایید شدند.

1-مقدمه

جرثقیل­ ها که کاربرد گسترده­ای در جا به ­جایی بارهای سنگین یا خطرناک در بنادر و بسیاری از بخش ­های صنعتی دارند، نمونه­ ای از سیستم­ های مکانیکی انعطاف­ پذیر و زیرفعال هستند. به دلیل الزام شدید به ایمنی و کارآمدی عملیات حمل و نقل، استفاده از تکنیک­ های موثر برای کنترل حرکت و حذف ارتعاش فعال برای افزایش بهره ­وری و کاهش خطر آسیب به اشیای پیرامون و محموله ­های منتقل شده با طناب­ های انعطاف­ پذیر ضروری است...