Tóm tắtCông trình này đề xuất một bộ điều khiển thích nghi bền vững cho cần trục tháp trong trường hợp các tham số hệ thống thay đổi. Đặc biệt, bộ điều khiển không cần thông tin khối lượng hàng và các hệ số ma sát. Các thông tin này được ước lượng bằng cấu trúc thích nghi tích hợp trong bộ điều khiển. Kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển làm việc hiệu quả, bền vững với nhiễu. Từ khóa: Cần trục tháp, điều khiển thích nghi, điều khiển trượt.
Mở đầuCần trục tháp được sử dụng nhiều trong xây dựng nhà cao tầng để nâng chuyển vật liệu và cấu kiện xây dựng. Chiều cao nâng của cần trục tháp thay đổi linh hoạt theo chiều cao công trình. Quá trình nâng chuyển hàng của cần trục tháp gồm nhiều giai đoạn: nâng hàng, di chuyển xe con, quay cần, hạ hàng. Để giảm thời gian làm hàng, các công đoạn trên có thể phối hợp làm việc cùng lúc. Để tăng năng suất, cần trục tháp ngày nay được yêu cầu khai thác với tốc độ cao. Điều này dẫn đến biên độ lắc hàng lớn. Vì vậy, trang bị bộ điều khiển để giảm lắc và nâng cao tính chính xác chuyển động của cần trục ở tốc độ khai thác cao là yêu đầu đặt ra trong thực tế được nhiều nhà sản xuất quan tâm. Có nhiều nghiên cứu liên quan đến vấn đề này. Omar [1] xây dựng một bộ điều khiển thích nghi trong trường hợp khối lượng hàng và chiều dài cáp treo thay đổi bằng kỹ thuật gain-scheduling. Công trình [2] nâng cấp các nghiên cứu [1] bằng cách kể thêm các yếu tố ma sát có trong hệ thực và kiểm chứng bằng thực nghiệm. Masoud [3] thiết kế luật điều khiển cho cần trục tháp bằng kỹ thuật hồi tiếp trễ. Vaughan [4] dùng kỹ thuật command shaping để giảm lắc hàng với mô hình con lắc kép. Tuan [5] thiết kế hai bộ điều khiển cho cần trục tháp dựa trên kỹ thuật hồi tiếp tuyến tính hóa từng phần và kỹ thuật điều khiển trượt (sliding mode control SMC). Devesse [6] phát triển một bộ điều khiển tối ưu về mặt thời gian bằng nguyên lý cực đại Pontryagin. Công trình này phát triển một bộ điều khiển phi tuyến cho cần trục tháp khai thác ở tốc độ cao. Bộ điều khiển đảm bảo hai tính chất quan trọng: thích nghi và bền vững. Tính bền vững và thích nghi của hệ khi tham số thay đổi có được do hệ được do hệ được điều khiển bằng kỹ thuật SMC kết hợp với kỹ thuật thích nghi tham chiếu mô hình (model-reference adaptive control MRAC). Với kỹ thuật này, bộ điều khiển không cần thông tin của các tham số hệ thống. Cần trục tháp là hệ hụt dẫn động với nhiều tham số chưa biết và biến đổi. Ví dụ, trọng lượng vật nâng là đại lượng thay đổi, các yếu tố ma sát thay đổi tùy thuộc vào môi trường khai thác. Bộ điều khiển được thiết kế trong trường hợp không biết khối lượng hàng và không biết bốn hệ số cản trong mô hình đặt trưng cho các yếu tố ma sát. Quá trình thiết kế gồm một số công đoạn. Đầu tiên, bộ điều khiển SMC kinh điển được thiết kế trong trường hợp tất cả các tham số của hệ đều biết. Tiếp đến, luật điều khiển được tham số hóa theo các tham số biến đổi. Sau cùng, một cấu trúc thích nghi được thiết kế để tìm và điều chỉnh các tham số biến đổi để đảm bảo hệ ổn định tiệm cận. Hệ được chứng minh ổn định tiệm cận bằng lý thuyết Lyapun...