DOI: https://doi.org/10.20998/2409-9295.2019.20.23

Моделювання процесу позиціонування підйомного «крана - кулі»

Вера Николаевна Шамардина, Владимир Владимирович Пилипенко

Анотація


У важкодоступних місцях виконання транспортних і підйомних операцій з вантажами пов'язане, як правило, зі значними фінансовими витратами і є складною інженерною задачею. Одним з варіантів її вирішення може бути використання вантажопідйомного крана-кулі. Він являє собою наповнений «легким» газом повітряну кулю, що забезпечена системою тросів (строп) для підвісу вантажу до кулі і з'єднання кулі з трьома надійно закріпленими на ґрунті приводними електродвигунами, які обертають барабани з намотаними тросами. Мета роботи полягає у виконанні математичного опису та імітаційного моделювання руху об'єктів електромеханічної системи «крана-кулі» з автоматизованим електроприводом, в оцінці можливості забезпечення точного позиціонування вантажу при використанні електроприводу постійного струму з системою підпорядкованого регулювання. У розглянутій електромеханічної системі вантаж, що переміщується, має п'ять ступенів свободи, динамічні процеси описуються системою з п'яти нелінійних диференціальних рівнянь Лагранжа другого роду у відповідних координатах. Лінеаризація рівнянь виконана шляхом розкладання в ряд Тейлора при обмеженні уявлення нелінійностей першими двома членами ряду. Позиціонування кулі і вантажу в просторі забезпечується шляхом зміни довжин тросів, що утримують кулю. Тому при синтезі позиційної системи керування електроприводами барабанів були визначені залежності необхідних довжин тросів в функції заданих координат кулі (вантажу) в просторі координат x, y, z. З урахуванням прийнятих припущень і вимог обмеження коливань вантажу отримана досить складна структурна імітаційна модель, яка містить кілька обчислювальних блоків, пов'язаних між собою відповідно до алгоритму функціонування системи. Запропонована математична модель об'єкта і проведені в ході структурного моделювання в середовищі Matlab дослідження перехідних процесів показали можливість вирішення завдання позиціонування вантажу шляхом використання системи підпорядкованого регулювання  з трьома контурами (контури регулювання електромагнітного моменту, частоти обертання двигуна і положення вантажу) для електроприводів барабанів з тросами, які утримують кулю.

Ключові слова


Вантажопідйомний кран-куля; розрахункові схеми; математичний опис; позиціонування вантажу; комп'ютерне моделювання.

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Оfizialny site CL CargoLifter GmbH & Co. KGaA [Электронный ресурс] / фирма CL CargoLifter GmbH & Co. KGaA. – Berlin, 2019. – Regim dostupa: https://www.cargolifter.com/company/about-us.

Carl-Heinrich Erstes voll funktionsfähiges CargoLifter Ballonkransystem ab September 2010/ Carl-Heinrich, Gablenz von Kesse, Christoph von Kessel // LifterNews, August. – 2010 . – Dresden. – S. 8 – 11. – [Electrony resurs]. – Regim dostupa: https://d-nb.info/1011256479/34

Belenky I. M. Vvedenie v analiticheskuyu mehaniku. [Electrony resurs]. – Regimdostupa: http://stu.scask.ru/book_iam.php?id=30

Аrtemov I. I. Primenenie uravneniy Lagranga vtorogo roda dlja recheniya sadatsch dinamiki: меtоd. ukasaniya / I. I. Аrtemov, V. N. Plechakov, А. А. Еliseeva. – Кrasnodar: КubGАU, 2013. – 30 s.

Shamardina V. M. Аnalis ta sintes liniynyh system avtomatytschnogo keruvannya: lab. praktikum / V. М. Shamardina, L. v. Аsmolovа. – Kharkiv: NTU «KhPІ», 2009. – 92s.

Shreyner R. Т. Systemy podtschinennogo regulirovaniya elektroprivodov: otscheb. posobie/ R. Т. Shreyner. – Екатеrinburg: Isd-vо GOU VPO «Ros. gos. prof.-ped. unt», 2008. – 279 s.

Grabко V. V. Systemy keruvannya elektroprivodami. Rosrahunok systemy pidporyadkovanogo keruvannya elektroprivodjm postiynogo strumu. Кursovе tа dyplomne proektuvannya: navtsch. posibnyk/ V. V. Grabко, М. P. Rosvodyuk, V. V. Grabко. – Vinnyzya: VNTU, 2010. – 89s.

Simakov G. M. Systemy avtomatitscheskogo upravleniya elektroprivodami: уutscheb. posobie / G .М. Simakov. – Novosibirsk: Isd-vо NGTU, 2006. – 116 s.

Теrehov V. М. Systemy upravleniya elektroprivodоv. Акаdemiya, Моsкvа, 2006. – 304 s.

Тuмаеvа Е. V. Тipy i parametry regulyatorov upravleniya systemy upravleniya posizionnym servoprivodom / Е. В. Тuмаеvа, R. R. Davletov // Vеsтnik теhnologitscheskogo universiteta. – Nignekamsk: 2015. – Т.18, №16. – С.231 – 233.

Tschorny О. P. Моdelyuvannya electromehanitschnyh system: pidrutschnik / Tschorny О. P. – Кrementschuk, 2001. – 410 s.

Tschernyh I. V. Моdelyuvannya electromehanitschnyh ustroystv v MATLAB, Simulink / Tschernyh I. V. – М.: DMK Press, SPb.: Piter. 2008. – 288s