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 آموزشهای الکترونیکی

 

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

 

اساتید راهنما

دکتر سراج الدین کاتبی

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)

چکیده

در بیشتر جرثقیل ها بعد از انتقال سریع بار به نقطه پایانی، توقف ناگهانی باعث به وجود آمدن حرکت نوسانی در بار می­شود که مانع از امکان رها کردن بار در محل خواهد شد و این اتلاف زمان بسیار پر هزینه است. در این تحقیق با توجه به کار آیی منطق فازی در مورد سیستمهایی که مدل دقیق ریاضی ندارند یا به هر نحو اطلاعات محدودی در مورد آنها در اختیار است سعی شده است که با استفاده از رهیافت تاکاگی سوگنو سیستم جرثقیل با کابل کششی مدلسازی شود و سپس به منظور کاهش نوسانات توسط بار ابتدا سیستم مورد نظر توسط روش جبرانساز موازی توزیع شده پایدار شده (رگوله سازی شده) و در ادامه برای رسانیدن سر جرثقیل به مکان مورد نظر یک پیش جبرانساز طراحی شود که این رهیافت هم بر اساس مجموعه های فازی نوع 1 و هم مجموعه های فازی نوع 2 پیاده سازی شده و در نهایت نتایج به دست آمده با روشهای دیگر کنترلی که به منظور رسانیدن سر جرثقیل به مکان مطلوب با کمترین زمان و کمترین نوسان ارائه شده مقایسه گردیده. نتایج حاصل حکایت از کارایی بهتر روش کنترلی پیشنهادی نسبت به سایر 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:  بررسی مدل سازی و کنترل جرثقیل با کابل کششی

2-1- مدل ارایه شده برای توصیف رفتار دینامیکی جرثقیل با کابل کششی…………………….. 7

2-2- کنترل جرثقیل با کابل کششی…………………………………………………………………………………. 10

2-2-1- کنترل کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی……………………………………………… 10

2-2-2- کنترل کننده تناسبی-انتگرالی- مشتقی بر اساس الگوریتم ژنتیک …………. 14

2-2-3- کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم PSO………………. 16

2-2-4- کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم کننده فازی……………………. 17

 

فصل سوم: منطق فازی و کنترل کننده فازی تاکاگی سوگنو

3-1- مقدمه­ای بر منطق فازی…………………………………………………………………………………………….. 22

3-2- مفاهیم اولیه و تعاریف مقدماتی………………………………………………………………………………… 23

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

3-3- مقدمه ای بر کنترل کننده­های فازی……………………………………………………………………….. 26

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

3-4- انواع کنترل کننده­های فازی…………………………………………………………………………………….. 26

3-4-1- کنترل کننده فازی ممدانی…………………………………………………………………………….. 28

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

3-4-3- کنترل کننده فازی تاکاگی– سوگنو………………………………………………………………. 30

3-4-3-1- ناحیه بندی کردن غیرخطی سراسری………………………………………………… 32

3-4-3-2- ناحیه بندی کردن غیر خطی با تقریب محلی…………………………………….. 32

3-4-4- جبران سازی موازی توزیع یافته …………………………………………………………………… 37

3-4-4-1- پایداری کنترل کننده تاکاگی– سوگنو………………………………………………….. 39

3-5- طراحی کنترل کننده فازی ……………………………………………………………………………………… 40

3-5-1- طراحی سیستم­های ردیاب با فیدبک حالت………………………………………………….. 41

3-5-1-1- طراحی پیش جبران­ساز استاتیکی در مسیر ورودی مرجع………………. 42

 

فصل چهارم: کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته جرثقیل با کابل کششی

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

4-2- مدل فازی تاکاگی– سوگنوی سیستم جرثقیل با کابل کششی……………………………… 48

4-2-1- ناحیه بندی غیر خطی  برای جرثقیل…………………………………………………. 50

4-2-2- ناحیه بندی غیر خطی  برای جرثقیل…………………………………………………. 51

4-2-3- ناحیه بندی غیر خطی  برای جرثقیل…………………………………………………. 52

4-2-4- ناحیه بندی غیر خطی  برای جرثقیل…………………………………………………. 53

4-2-5- ناحیه بندی غیر خطی  برای جرثقیل…………………………………………………. 54

4-2-6- قواعد اگر- آنگاه جرثقیل با کابل کششی………………………………………………………. 55

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

4-3- مقایسه کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته با دیگر روش­های
مطرح شده……………………………………………………………………………………………………………………………. 64

4-3-1- مقایسه کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته با کنترل کننده

مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی…………………………………………………………………………………….. 65

4-3-2- مقایسه کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته با کنترل کننده

تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم ژنتیک…………………………………………………….. 69

4-3-3- مقایسه کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته با کنترل کننده

تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم کننده فازی………………………………………………………….. 71

4-3-4- مقایسه کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته با کنترل کننده

تناسبی- انتگرالی- مشتقی بر اساس الگوریتم PSO …………………………………………………… 78

 

فصل پنجم: کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته جرثقیل با

کابل کششی با استفاده از فازی نوع 2

5-1- مقدماتی بر مجموعه های فازی نوع 2……………………………………………………………………… 82

5-2- طراحی فیدبک حالت جبران­ساز موازی توزیع یافته براساس مجموعه های فازی نوع 2     86

5-2-1- ناحیه بندی غیر خطی  برای جرثقیل…………………………………………………. 89

5-2-2- ناحیه بندی غیر خطی  برای جرثقیل…………………………………………………. 89

5-2-3- ناحیه بندی غیر خطی  برای جرثقیل…………………………………………………. 90

5-2-4- ناحیه بندی غیر خطی  برای جرثقیل…………………………………………………. 90

5-2-5- ناحیه بندی غیر خطی  برای جرثقیل…………………………………………………. 91

5-2-6- قواعد اگر- آنگاه جرثقیل با کابل کششی………………………………………………………. 91

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

5-3- جبران سازی موازی توزیع یافته سیستم فازی نوع 2 تاکاگی – سوگنو …………….. 99

5-3-1- پایداری کنترل کننده تاکاگی – سوگنو……………………………………………………… 101

5-3-2- طراحی کنترل کننده فازی ………………………………………………………………………… 102

5-4- مقایسه کنترل کننده جبرانساز موازی توزیع یافته نوع 2 با دیگر

روش­های مطرح شده……………………………………………………………………………………………………….. ..109

5-4-1- مقایسه کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته نوع 2 با کنترل

کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی………………………………………………………………………. 110

5-4-2- مقایسه کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته نوع 2

با کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم ژنتیک………………………. 112

5-4-3- مقایسه کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته نوع 2

با کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم کننده فازی……………………………. 114

5-4-4- مقایسه کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته نوع 2

با کنترل کننده تناسبی- انتگرالی- مشتقی بر اساس الگوریتم PSO …………………….. 117

 

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات

6-1- نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………….. 121

6-2- پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………….. 123

 

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

 


 

 

 

 

فهرست جداول

 

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

جدول (2-1): پارامترهای مدل دینامیکی غیرخطی جرثقیل با کابل کششی…………………………… 9

جدول (2-2): مقادیر بهره­های کنترل کننده مقاوم مشتقی-انتگرالی-تناسبی………………………. 14

جدول (2-3): بهره های بهینه کنترل کننده­ها با استفاده از الگوریتم ژنتیک………………………. 15

جدول (2-4): کارایی کنترل کننده­های مختلف………………………………………………………………………. 16

جدول (2-5): بهره­های بهینه کنترل کنندها با استفاده از الگوریتم PSO……………………………. 17

جدول (2-6): مقادیر بهره های کنترل کننده مقاوم مشتقی-انتگرالی-تناسبی…………………….. 18

جدول (4-1): عملکردکنترل کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی برای کنترل

موقعیت سیستم ………………………………………………………………………………………………………………………… 66

جدول (4-2): عملکردکنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته برای کنترل

موقعیت سیستم ………………………………………………………………………………………………………………………. ..67

جدول (4-3): عملکردکنترل کننده کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی برای کنترل

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

جدول (4-4): عملکردکنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته برای

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

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

جدول (4-5): کارآیی کنترل کننده فازی تناسبی- انتگرالی-مشتقی برای موقعیت

سرجرثقیل 5/0 متر……………………………………………………………………………………………………………………. 76

جدول (4-6): کارآیی کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته پیشنهاد شده

برای موقعیت سرجرثقیل 5/0متر………………………………………………………………………………………………. 77

جدول (4-7): کارایی کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم PSO

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

جدول (4-8): کارایی کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته به ازای

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

فهرست شکل ها

 

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

شکل (1-1): جرثقیل با کابل کششی…………………………………………………………………………………………… 4

شکل (1-2): نمایی دیگر ازحمل بار توسط جرثقیل…………………………………………………………………… 5

شکل (2-1): مدل جرثقیل با کابل کششی………………………………………………………………………………….. 8

شکل (2-2): نمودار بلوکی کنترل جرثقیل با کابل کششی…………………………………………………….. 11

شکل (2-3): مدل مرجع مورد نظر طراح برای عملکرد دینامیکی موقعیت سر جرثقیل……… 17

شکل (2-4): بلوک دیاگرام کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم کننده فازی…. 18

شکل (2-5): توابع عضویت فازی مربوط به ورودی­ها………………………………………………………………. 19

شکل (2-6): توابع عضویت فازی مربوط به خروجی………………………………………………………………… 19

شکل (2-7): بلوک دیاگرام تنظیم بهره­های کنترل کننده با استفاده از منطق فازی…………… 20

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

شکل (3-2): نحوه محاسبه خروجی قطعی از مقادیر فازی در کنترل کننده سوگنو……………. 29

شکل (3-3): ایده ناحیه بندی کردن غیرخطی………………………………………………………………………… 34

شکل (3-4): ایده ناحیه بندی کردن غیرخطی محلی……………………………………………………………… 34

شکل (3-5): توابع عضویت فازی  و ………………………………………………… 36

شکل (3-6): توابع عضویت فازی  و ………………………………………………….. 37

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

شکل (3-7): سیستم ردیاب با پیش جبران ساز ورودی مرجع………………………………………………. 46

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

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

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

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

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

شکل (4-6): ساختار کلی کنترل جرثقیل با کابل کششی………………………………………………………. 62

شکل (4-7): موقعیت سر جرثقیل در غیاب کنترل کننده به ازای فاصله مطلوب 1 متر،

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

شکل (4-8): زاویه نوسان بار در غیاب کنترل کننده به ازای فاصله مطلوب 1 متر،

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

شکل (4-9): موقعیت سر جرثقیل در حضور کنترل کننده به ازای فاصله مطلوب 1 متر،

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

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

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

شکل (4-11):کنترل کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی – موقعیت سر جرثقیل

به ازای مقادیر مختلف جرم بار و طول کابل برای رسیدن به موقعیت 7/0 متر…………………… 64

شکل (4-12): کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته، موقعیت سر جرثقیل

به ازای مقادیر مختلف جرم بار و طول کابل برای رسیدن به موقعیت 7/0 متر…………………… 65

شکل (4-13): کنترل کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی، زاویه بار با سر جرثقیل

به ازای مقادیر مختلف جرم بار و طول کابل برای رسیدن به موقعیت 7/0 متر…………………… 65

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

شکل (4-14): کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته، زاویه بار با سر جرثقیل

به ازای مقادیر مختلف جرم بار و طول کابل برای رسیدن به موقعیت 7/0 متر…………………… 66

شکل (4-15): کنترل کننده PID براساس الگوریتم ژنتیک، کنترل موقعیت سر جرثقیل

به ازای بهره های کنترلی متفاوت و مسافت5/0 و جرم بار 1 کیلو گرم و طول کابل 5/0 …. 69

شکل (4-16): کنترل‌کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته، کنترل موقعیت سرجرثقیل

به ازای مسافت 5/0و جرم بار 1 کیلوگرم و طول کابل 5/0 متر…………………………………………… 69

شکل (4-17): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم ژنتیک، زاویه

بار با سر جرثقیل به ازای بهره­های کنترلی متفاوت و مسافت 5/0…………………………………………. 70

شکل (4-18): کنترل­کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته، زاویه بار با سرجرثقیل

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

شکل (4-19): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم کننده فازی، کنترل

موقعیت سر جرثقیل به ازای جرم بار 5/0 و طول کابل 75/0 و مسافت 5/0…………………….. 71

شکل (4-20): کنترل­کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته، کنترل موقعیت سرجرثقیل

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

شکل (4-21): کنترل­کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم کننده فازی، کنترل

زاویه بار با سر جرثقیل به ازای جرم بار 5/0 و طول کابل 75/0 و مسافت 5/0…………………. 72

شکل (4-22): کنترل­کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته، کنترل زاویه بار به ازای

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

شکل (4-23): کنترل­کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم­کننده فازی، کنترل

موقعیت سر جرثقیل به ازای جرم بار 1 و طول کابل 25/0 و مسافت 5/0…………………………. 73

شکل (4-24): کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته، کنترل موقعیت سر

جرثقیل به ازای جرم بار 1 و طول کابل 25/0 و مسافت 5/0……………………………………………….. 74

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

شکل (4-25): کنترل­کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم­کننده فازی،

کنترل زاویه بار با سرجرثقیل به ازای جرم بار 1 و طول کابل 25/0 و مسافت 5/0…………… 74

شکل (4-26): کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته، کنترل زاویه بار با سر

جرثقیل به ازای جرم بار 1 و طول کابل 25/0 و مسافت 5/0……………………………………………….. 75

شکل (4-27): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم PSO،

موقعیت سر جرثقیل به ازای مسافت­های متفاوت…………………………………………………………………….. 78

شکل (4-28): کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع شده، موقعیت سر جرثقیل

به ازای مسافت­های متفاوت……………………………………………………………………………………………………….. 78

شکل (4-29): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم PSO،

زاویه نوسان بار به ازای مسافت­های متفاوت………………………………………………………………………………. 79

شکل (4-30): کنترل‌کننده‌جبران­ساز موازی توزیع یافته، زاویه نوسان بار

به ازای مسافت­های‌متفاوت…………………………………………………………………………………………………………. 79

شکل (5-1): یک مجموعه فازی نوع 2…………………………………………………………………………………….. 83

شکل (5-2): رد پای عدم قطعیت مجموعه فازی نوع 2…………………………………………………………. 85

شکل (5-3): یک مجموعه فازی نوع 2 بازه ای………………………………………………………………………… 86

شکل (5-4): تابع عضویت فازی نوع 2 ……………………………………………………………………. 103

شکل (5-5): تابع عضویت فازی نوع 2 ……………………………………………………………………. 104

شکل (5-6): تابع عضویت فازی نوع 2 …………………………………………………………………….. 104

شکل (5-7): تابع عضویت فازی نوع 2 …………………………………………………………………….. 105

شکل (5-8): تابع عضویت فازی نوع 2 ……………………………………………………………………. 105

شکل (5-9): تابع عضویت فازی نوع 2 ……………………………………………………………………. 106

شکل (5-10): تابع عضویت فازی نوع 2 ………………………………………………………………… 106

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

شکل (5-11): تابع عضویت فازی نوع 2 ………………………………………………………………… 107

شکل (5-12): تابع عضویت فازی نوع 2 …………………………………………………………………. 107

شکل (5-13): تابع عضویت فازی نوع 2 …………………………………………………………………. 108

شکل (5-14): کنترل کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی- موقعیت سر جرثقیل

به ازای مقادیر مختلف جرم بار و طول کابل برای رسیدن به موقعیت 7/0 متر………………… 109

شکل (5-15): کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته، موقعیت سر جرثقیل

به ازای جرم بار 25/0 و طول کابل 6/0 برای رسیدن به موقعیت 7/0 متر…………………….. 110

شکل (5-16): کنترل کننده مقاوم تناسبی-انتگرالی-مشتقی، زاویه بار با سر

جرثقیل به ازای مقادیر مختلف جرم بار و طول کابل برای رسیدن به موقعیت 7/0 متر…… 110

شکل (5-17): کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته نوع2، زاویه بار با

سر جرثقیل به ازای 25/0 جرم بار و طول کابل 6/0 برای رسیدن به موقعیت 7/0 متر… 111

شکل (5-18): کنترل کننده PID براساس الگوریتم ژنتیک، کنترل موقعیت سر جرثقیل

به ازای بهره های کنترلی متفاوت و مسافت5/0 و جرم بار 1 کیلو گرم و طول کابل 5/0 112

شکل (5-19): کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته نوع 2، کنترل موقعیت

سرجرثقیل به ازای مسافت 5/0و جرم بار 1 کیلوگرم و طول کابل 5/0 متر……………………… 112

شکل (5-20): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم ژنتیک،

زاویه بار با سر جرثقیل به ازای بهره­های کنترلی متفاوت و مسافت 5/0…………………………….. 113

شکل (5-21): کنترل­کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته نوع 2، زاویه بار با

سرجرثقیل به ازای مسافت 5/0و جرم بار 1 و طول کابل 5/ 0 متر……………………………………. 113

شکل (5-22): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی‌با تنظیم‌کننده فازی،‌ کنترل

‌موقعیت سر جرثقیل به ازای جرم بار 5/0 و طول کابل 75/0 و مسافت 5/0………………….. 114

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

شکل (5-23): کنترل­کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته نوع 2، کنترل موقعیت

سر جرثقیل به ازای جرم بار 5/0 و طول کابل 75/0 و مسافت 5/0………………………………….. 115

شکل (5-24): کنترل­کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی با تنظیم کننده فازی، کنترل

زاویه بار با سر جرثقیل به ازای جرم بار 5/0 و طول کابل 75/0 و مسافت 5/0……………….. 115

شکل (5-25): کنترل­کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته نوع 2، کنترل زاویه بار

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

شکل (5-26): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم PSO،

موقعیت سر جرثقیل به ازای مسافت­های متفاوت………………………………………………………………….. 117

شکل (5-27): کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع شده نوع 2، موقعیت

سر جرثقیل به ازای مسافت­های متفاوت…………………………………………………………………………………. 117

شکل (5-28): کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بر اساس الگوریتم PSO،

زاویه نوسان بار به ازای مسافت­های متفاوت……………………………………………………………………………. 118

شکل (5-29): کنترل کننده جبران­ساز موازی توزیع یافته نوع 2، زاویه نوسان بار

به ازای مسافت­های متفاوت……………………………………………………………………………………………………… 118

 

فهرست نشانه های اختصاری

 

= 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، جرثقیل­ها[1] به طور گسترده برای حمل بارهای سنگین و مواد پر خطر در کارخانه­ها، صنایع هسته­ای، ساختمان­های بلند و صنایع کشتی سازی استفاده می­شوند. جرثقیل باید بار معلق را با بیشترین سرعت وکمترین نوسان[2] در مقصد جابجا کند[1]. در بیشتر جرثقیل­ها بعد از انتقال سریع بار به نقطه پایانی، توقف ناگهانی باعث بوجود آمدن حرکت نوسانی در بار می­شود. این حرکت نوسانی ممکن است که به بار و تجهیزات اطراف آسیب برساند. علاوه بر آن اپراتور باید برای قرار دادن بار در محل مورد نظر منتظر اتمام این نوسانات باشد.

روش­های کنترلی زیادی بر پایه روش­های کلاسیک و مدرن پیشنهاد و تست شده است، که می­توان به روش­های کنترل تطبیقی [2-3]، کنترل با استفاده از الگوریتم ژنتیک و کنترل تناسبی-انتگرالی-مشتقی در [4]، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات [5] اشاره کرد. بیشتر روش‌های کلاسیک تنها وقتی قابل استفاده هستند که مدل دقیقی از جرثقیل در دسترس باشد. روش های ارائه شده در کنترل فازی به خوبی این قابلیت را دارند که بر روی سیستم هایی که مدل ریاضی دقیقی ندارند و یا به هر نحو اطلاعات محدودی در مورد آنها در اختیار است، پیاده شوند. همین امر یکی از دلایل عمده کاربرد چشم گیر منطق فازی در پروسه­های صنعتی است.

کنترل کننده­های فازی به سه دسته عمده ممدانی[3]، سوگنو و تاکاگی- سوگنو[4] تقسیم می­شوند. در کنترل کننده های ممدانی و سوگنو طراحی بر پایه دانش تجربی از عملکرد سیستم و به روش سعی و خطا انجام می­شود. در حالی که طراحی کنترل کننده تاکاگی­-سوگنو بر پایه مدل ریاضی سیستم و با در نظر گرفتن هر یک از قوانین ارائه شده به عنوان یک مدل خطی محلی از کل سیستم در نظر گرفته می شود.

یک کنترل کننده فازی، معمولا یک کنترل کننده غیرخطی به فرم  می­باشد که  در آن یک تابع فازی است. بنابراین تعمیم روش­های طراحی و آنالیز در کنترل غیرخطی، امکان مطالعه کنترل کننده‌های فازی را به صورت سیستماتیک فراهم می­آورد. یکی از مهمترین پارامترهایی که از هر سیستم کنترلی انتظار می­رود، پایداری کل مجموعه است. مسئله پایداری در سیستم­های فازی به لحاظ دقیق نبودن مدل و عدم تعریف دقیق ریاضی تابع فازی ، از اساسی ترین مباحث مطرح شده در کنترل فازی است. مسئله پایداری در سیستم­های فازی تاکاگی-سوگنو بر پایه کنترل غیر متمرکز، با استفاده از رویکرد جبران ساز موازی توزیع یافته[5] مورد بحث قرار می­گیرد. در روش جبران ساز موازی توزیع یافته، ساختار کنترل بر اساس مدل فازی می­باشد. مدل فازی تاکاگی-سوگنو توسط قوانین فازی اگر-آنگاه بیان می شوند. این قوانین روابط خطی ورودی و خروجی را به صورت محلی[6] در سیستم غیر خطی[7] نشان می­دهند.

در تحقیق حاضر کنترل جرثقیل، با استفاده از سیستم­های توزیع یافته موازی به منظور رسیدن به موقعیت مورد نظر در کمترین زمان ممکن، با کمترین نوسان مورد بررسی قرار می­گیرد. در مرحله اول مطالعات، روابط حاکم بر کارکرد جرثقیل مورد بحث قرار می­گیرد، سپس چند روش مختلف برای کنترل جرثقیل به همراه روش کنترل توزیع یافته موازی بیان می­شود. در نهایت شبیه سازی­ها و نتایج به دست آمده مقایسه و روش مناسب تر پیشنهاد می­گردد.

جرثقیل­ها با کابل کششی را می­توان به دو گروه عمده دروازه­ای و گردان تقسیم بندی کرد. شکل (1-1) سازه جرثقیلی با کابل کششی[8] ویژه تخلیه و بارگیری کانتینر بر روی شناور را نشان می­دهد. به عبارتی دیگر بار از طریق کانتینری[9] که به وسیله کابلی قابل انعطاف به سر جرثقیل[10] متصل است به داخل کشتی هدایت می­کند. وضعیت به گونه­ای­ است که هنگام بلند کردن و انتقال بار، این کانتینر در هوا تاب می­خورد و نوسان[11] می­کند. همانگونه که در  شکل (1-2) مشاهده می­شود این نوع جرثقیل برای بارگیری و تخلیه بار از بندرگاه (مبدا) به کشتی (مقصد) و بالعکس مورد استفاده قرار می­گیرد. بار با استفاده از کابل­های قابل انعطاف که روی سر جرثقیل قرار دارند بلند می­شوند در حالی که سر جرثقیل روی یک خط آهن افقی حرکت می­کند.

شکل (1-1): جرثقیل با کابل کششی

شکل (1-2): نمایی دیگر ازحمل بار توسط جرثقیل

هنگامی که بار توسط جرثقیل بلند می شود و سر جرثقیل شروع به حرکت می­کند بار نوسان می­کند و چنانچه بار در نوسان باشد نمی­توان آن را رها کرد پس دو راه حل جزیی برای حل این مسئله مطرح می­شود:

  1. سر جرثقیل درست در بالای هدف قرار گیرد و صبر کند تا بار از نوسان خارج شود و سپس بار را رها کند.
  2. آنقدر آهسته حرکت کند که حین انتقال بار هیچ نوسانی رخ ندهد و سپس هنگامی که بالای هدف قرار گرفت بار را رها کند.

ولی در عمل این دو راه حل بسیار وقت گیر می­باشند و از آنجا که انتقال بار در بندر گاه­ها بسیار پرهزینه است، این دو راه حل اقتصادی نیستند. بنابراین در برخورد با این فرآیند فیزیکی پیچیده، یک مهندس کنترل از یک روال طراحی سیستماتیک پیروی می­کند و کنترل کننده­ای را طراحی می کند به گونه­ای که بتواند بار را با سرعت قابل قبول و صرف کم ترین زمان و با کمینه سازی میزان نوسانات بار آن را بر روی هدف قرار دهد. جرثقیل با کابل کششی در واقع سیستمی است که تعداد ورودی­های آن از خروجی­های آن کمتر است. برای طراحی سیستم کنترل جرثقیل، می­بایست ابتدا با استفاده از معادلات دیفرانسیل رفتار دینامیکی حاکم بر جرثقیل با کابل کششی را مدل سازی کنیم.

در ادامه به تشریح چگونگی مدل ارایه شده برای توصیف رفتار دینامیکی جرثقیل با کابل کششی خواهیم پرداخت. لازم به ذکر است که در این پایان نامه کنترل جرثقیل دروازه ای با کابل کششی مورد نظر می­باشد. لازم به ذکر است که در تمام قسمت­های این پایان نامه مسافت و یا طول برحسب متر، زاویه بر حسب رادیان، زمان بر حسب ثانیه و جرم برحسب کیلوگرم در نظر گرفته می­شود.

تعداد صفحه : 150

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        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.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید