Моделювання процесу позиціонування підйомного «крана - кулі»

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.