Надіслати цю статтю Параметрична оптимізація частотно-керованого пуску динамічної системи «візок-вантаж» механізму зміни вильоту баштового крана
DOI: http://dx.doi.org/10.31548/dopovidi.3(109).2024.018
Анотація
У науковій статті вирішена науково-прикладна задача, яка дозволяє мінімізувати динамічні та енергетичні показники частотно-керованого приводу динамічної системи «візок-вантаж» механізму зміни вильоту баштового крана під час перехідного режиму пуску.
Для вирішення цієї задачі було використано існуючу математичну модель зміни вильоту вантажу, яка доповнена математичною моделлю руху асинхронного електроприводу у часі. В якості параметрів налаштування частотно-керованого приводу використані: тривалість наростання частоти напруги живлення, початкова напруга живлення електродвигуна та тип характеристики наростання, до номінального значення, частоти напруги живлення.
У якості критеріїв оптимізації використані максимальні значення крутного моменту у пружній муфті, зусилля у тяговому канаті та потужність у електроприводі. Використовуючи модифікований метод оптимізації RING-ROT-PSO, встановлено раціональні значення наведених параметрів та типу характеристики, при яких спостерігається мінімізація досліджуваних критеріїв. Виконано порівняльний аналіз розбіжностей при варіюванні різними типами характеристик, який засвідчив адекватність проведеної параметричної оптимізації.
Виконано параметричну оптимізацію частотно-керованого електроприводу, яка дозволила мінімізувати величину небажаних динамічних (крутний момент у пружній муфті та зусилля у тяговому канаті приводу вантажного візка) та енергетичних (потужність у приводі) характеристик динамічної системи «візок-вантаж» механізму зміни вильоту баштового крана. Для проведення оптимізації використано модифікований метод ройових часточок (RING-ROT-PSO). Встановлено, що мінімальні значення динамічних критеріїв при використанні оптимальних характеристик (лінійної та 2S-подібної) у діапазоні 6.9…27.9 % є меншими ніж при використанні не оптимальних (U-подібної та S-подібної) характеристик. Мінімальне значення енергетичного критерію при використанні U-подібної характеристики на 30.4 % є меншим ніж при S –подібній. Тому для мінімізації величини небажаних динамічних показників при частотно-керованому пуску динамічної системи «візок-вантаж» механізму зміни вильоту бажано використовувати лінійну та 2S-подібну характеристики, а для мінімізації величини небажаного енергетичного показника U-подібну. При цьому необхідно також раціонально встановлювати параметри t1 та U0.
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
Li, S., Zou, Y., Lai, X., Liu, Z. & Wang, X. (2023). Performance-maximum optimization of the intelligent lifting activities for a polar ship crane through trajectory planning. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part C. Journal of Mechanical Engineering Science, 4, 765–781. https://doi.org/10.1177/095440622211117.
Montonen, J.-H., Nevaranta N., Niemelä, M. & Lind, T. (2022). Comparison of extra insensitive input shaping and swing-angle- estimation-based slew control approaches for a tower crane. Applied Sciences, 12, 5945. https://doi.org/10.3390/app12125945.
Nazarenko, I., Bernyk, I., Dedov, O., Rogovskii, I., Ruchynskyi, M., Pereginets, I., & Titova, L. (2021). Research of technical systems of processes of mixing materials. Dynamic processes in technological technical systems. Kharkiv: РС Тесhnology Сеntеr. 57–76. https://doi.org/10.15587/978-617-7319-49-7.ch4.
Rogovskii, I. L. (2021). Resource of removal expenses for strong agricultural period of volume of operations. Machinery and Energetics, 12(2), 123–131. https://doi.org/10.31548/machenergy2021.02.123.
Qian, Y., Fang, Y. & Lu, B. (2017). Adaptive repetitive learning control for an offshore boom crane. Automatica, 82(8), 21–28. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2017.04.003.
He, J., Chen, Y., Wu, K., Zhao, Y., Wang, Z. & Chen Z. (2018). Energy flow analysis of crane hoisting system and experimental of potential energy. Journal of Jilin University. Engineering and Technology Edition, 48, 4, 1106–1113. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170539
Sun, N., Wu, Y., Chen, H. & Fang Y. (2018). An energy-optimal solution for transportation control of cranes with double pendulum dynamics: Design and experiments. Mechanical Systems and Signal Processing, 102, 87–101. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2017.09.027.
Ho, T., Suzuki, K., Tsume, M., Tasaki, R., Miyoshi, T. & Terashima K. (2019). A switched optimal control approach to reduce transferring time, energy consumption, and residual vibration of payload’s skew rotation in crane systems. Control Engineering Practice, 84, 247–260. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2018.11.018
Rams, H., Schöberl, М. & Schlacher, K. (2017). Optimal Motion Planning and Energy-Based Control of a Single Mast Stacker Crane. IEEE. Transactions On Control Systems Technology, 26(4), 1449–1457. https://doi.org/10.1109/TCST.2017.2710953
Loveikin, V., Romasevych, Y. & Kadykalo, I. (2023). Dynamic analysis of the joint movement of the hoisting and slewing mechanisms of a boom crane. Machinery and Energetics, 14(3), 75–85. https://doi.org/10.31548/machinery/4.2023.75
Loveikin, V.S., Romacevych, Yu.O. & Stekhno, O.V. (2018). Analysis of dynamics of luffing cargo crane tower. Scientific Herald of National University of Life and Environmental Science of Ukraine. Series: Technique and Energy of APK. Kyiv, 282, 74–87.
Loveikin, V.S., Romacevych, Yu.O. & Stekhno, O.V. (2017). Optimizations of modes tower crane trolley movement mechanism. Monograph. Kyiv. CP «COMPRINT», 172.
Grigorov, O., Druzhynin, E., Anishchenko, G., Strizhak, M. & Strizhak V. (2018). Analysis of various approaches to modeling of dynamics of lifting-transport vehicles. International Journal of Engineering and Technology (UAE), 7(4), 64–70. https://doi.org/10.14419/ijet.v7i4.3.19553.
Loveikin, V.S., Romacevych, Yu.O. & Stekhno, O.V. (2023). Scientific substantiation and development of methods of dynamic modeling and mode-parametric optimization of modern forklifts. Monograph. Kyiv. CP «COMPRINT», 458.
Loveikin, V.S. & Romacevych, Yu.O. (2015). Dynamic optimization of the cargo lifting mechanism. Monograph. Kyiv. CP «COMPRINT», 197.
Romacevych, Y., Loveikin, V., Loveikin, Y. (2021). Development of new rotating ring topology of PSO-algorithm. IEEE 2nd KhPI Week Advanced Technology. 13 September, 79–82. https://doi.org/10.1109/KhPIWeek53812.2021.9569973
Метрики статей
Metrics powered by PLOS ALM
Посилання
- Поки немає зовнішніх посилань.
