Badania transportu ładunków przy wykorzystaniu skojarzonych ruchów mechanizmów suwnic pomostowych

• Autorzy: Kosucki A.

Warianty tytułu

EN

Loads transport research using associated movements of overhead cranes mechanisms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy omówiono sposób sterowania suwnicą przy transporcie ładunków od punktu oraz związane z tym zagadnienia różnych sposobów kojarzenia ruchów roboczych mostu i wózka. Przedstawione zostały modele dynamiczne zarówno mechanizmów jazdy suwnic, jak i układów falownikowych zasilających te mechanizmy oraz modele wiotko podwieszonych ładunków. Przedstawiono badania weryfikacyjne modeli przeprowadzone na specjalnie przygotowanych stanowiskach badawczych. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych mechanizmów jazdy dźwignic oraz ich ruchów skojarzonych. W przypadku badań symulacyjnych omówiono i zbadano możliwości pracy mechanizmów jazdy w różnych trybach pracy, jak np. wyszukiwanie niekolizyjnej drogi, kompensacja ukosowania, czy sterowanie ruchami suwnicy z wykorzystaniem ładunku. Istotnym, omówionym problemem jest zagadnienie ładunku długiego, któremu poświęcono odrębny rozdział. Jest to przypadek skojarzonych ruchów, obejmujący pracę dwóch suwnic transportujących wspólnie ładunek. Opracowano oraz zweryfikowano model długiego ładunku dla ruchu w płaszczyźnie pionowej zawierającej jego dłuższą oś. Model taki, po wprowadzeniu różnych funkcji wymuszających ruch punktów zaczepienia lin, pozwala na określenie charakteru zachowania się ładunku w czasie ruchów roboczych. Przedstawiono przykładowe próby minimalizowania wahań poprzez odpowiednie kojarzenie ruchów punktów zaczepienia. Zaproponowano układ regulacji położenia punktu zaczepienia transportowanego ładunku względem ładunku, który umożliwia sterowanie ruchami mechanizmów jazdy suwnicy oraz wózka poprzez ręczne wychylenie ładunku Za pomocą opracowanych i zweryfikowanych eksperymentalnie modeli przeprowadzono szereg badań symulacyjnych istniejących układów sterowania oraz układów zaproponowanych do rozwiązania takich problemów jak ukosowanie, jazda suwnic z długimi ładunkami oraz ruchy dostawcze mechanizmów jazdy rozumiane jako sterowanie suwnicą za pomocą wychylania ładunku (w zakresie udźwigów określonym obowiązującymi przepisami). Przedstawione modele są modelami rzeczywistej suwnicy, wrażliwymi na kierunek ruchu całego układu oraz dobrze odwzorowującymi zjawiska w czasie ruchów roboczych suwnic pomostowych.

EN

The monograph discusses the method of overhead crane control at load transport from start point to end point and connected issues of different methods of overhead cranes movements association. The dynamic models of travelling mechanism of overhead cranes and inverter drives and models of flexibly suspended loads are developed. The verification tests done on special prepared stands are presented. The results of experimental and simulation tests of overhead crane travelling mechanism and its associated movements are shown. In case of simulation tests, the possibilities of associated work in different modes are discussed and examined, eg searching for path without the collision, bevel angle compensation or control of overhead crane movements using payload. Important, discussed in the paper problem is matter of long load, which devoted a separate section. This is the case of associated movements of two overhead cranes transporting load together. The model of long load for movement in vertical plane containing its longer axis is worked out and verified. This model allow to determine the nature of the behaviour of the load during working movements, after loading the different input signals for movement of points of load suspension. The examples of load oscillation minimisation through proper association of suspension points are presented. The system of control of transporting load suspension point relative to load is proposed. This system allow to control of travelling mechanisms drives of overhead crane and carriage through manual swing of the load. With the help of the developed and verified by experiment models series of simulation tests were done for existing and proposed control systems for solving problems like beveling, long load drive and control of the overhead crane by the load (with max load, according to regulations). The models are models of the real crane, sensitive to the direction of motion of the whole system and a well-Replicated phenomenon during working movements of overhead crane.

Słowa kluczowe

PL

transport ładunków; suwnica pomostowa; kojarzenie ruchów roboczych; ładunek długi; układ sterowania; mechanizm jazdy

EN

load transport; overhead cranes; associated movements; long load; control system; travelling mechanism

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2013
• Tom: Z. 474
• Strony: 1--184
• Opis fizyczny: Bibliogr. 75 poz., il. (w tym kolor.), fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kosucki A.

• Zakład Maszyn Roboczych, Napędów i Sterowania Politechniki Łódzkiej

Bibliografia

• [1] ALESIA J: Handling Long Steel Products Proves to Be a Balancing Act, Iron & Steel Technology – Safety First, September 2011, s. 38-39.
• [2] ALTAFINI C., FREZZA R., GALID J.: Observing the Load Dynamic of an Overhead Crane with Minimal Sensor Equipment, Proceedings of the 2ooo IEEE international Conference on Robotics & Automation San Francisco, CA April 2OOO, Vol. 2, s. 1876-1881.
• [3] ASCHEMANN H, SAWODNY O., HOFER E.P.: Active Damping of Tilt Oscillations and Trajectory Control of Overhead Cranes, Industrial Electronics Society, 2000. IECON 2000. 26th Annual Conference of the IEEE, Vol. 1, s. 70-75.
• [4] ASCHEMANN H., SAWODNY O., LAHRES S., HOFER E.P.: Disturbance Estimation And Compensation For Trajectory Control Of An Overhead Crane, Proceedings of the American Control Conference Chicago, Illinois, June 2000, s. 1027-1031.
• [5] BACKSTRAND J.E.: The Application of Adjustable Frequency Drives to Electric Overhead Cranes, Industry Applications Society Annual Meeting, 1992, Conference Record of the 1992 IEEE, Vol. 2, s. 1986-1991.
• [6] BUGARIĆ U. VUKOVIĆ J.: Optimal Control of Motion of the System Based on Mathematical Pendulum with Constant Length, FME Transactions (2002) 30, s. 1-10.
• [7] BURDZANOWSKI K.: Sterowanie pracą synchroniczną napędów wielo-silnikowych przy zastosowaniu sterowników programowalnych PLC, Prace Instytutu Elektrotechniki, Zeszyt 214, 2002, s. 147-158.
• [8] CHENG-YUAN CHANG, FUH-HSIN HWANG: Fuzzy Control of Nonlinear Crane System, Proceedings of the 2006 IEEE/SMC International Conference on System of Systems Engineering, Los Angeles, CA, USA – April 2006, s. 155-160.
• [9] CHUDZIK R: Bezpieczna eksploatacja suwnic, Atest 4/2011, s. 26-28.
• [10] CINK J., KOSUCKI A., TOMCZYK J.: Układ kompensacji zakłóceń wywołanych parciem wiatru z obserwatorem stanu. Przegląd Mechaniczny Nr 1/2003, s. 39-42.
• [11] CINK J., KOSUCKI A.: Nieplanowe zatrzymanie mechanizmu jazdy mostu suwnicy z wytłumieniem wahań ładunku. Materiały VI Konferencji Okrętownictwo i Oceanotechnika – Niezawodność i Bezpieczeństwo Systemów Transportowych. Szczecin – Międzyzdroje Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej 2002.
• [12] CINK J., KOSUCKI A.: Sterowanie mechanizmu dwuosiowego przy realizacji zadanej trajektorii płaskiej. Przegląd Mechaniczny 5’10, 2010, s. 17-20.
• [13] CINK J.: Sterowanie optymalne maszyn dźwigowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej Nr 878, Łódź 2001.
• [14] DAVIS R.: Modeling optimizes drive systems, Machine Design 2001, s. 80-82.
• [15] IHAB M. ABDEL-RAHMAN, ALI H. NAYFEH, ZIYAD N. MASOUD: Dynamice and Control of Cranes: A Review, Journal of Vibration and Control 9, 2003, s. 863-908
• [16] GIERLOTKA K., GRZESIK B., NOWAK A., WOJNAROWSKI J.: Control of Overhead Crane Drive with Centered Motion and Elimination of the Bevel, Proceedings of the IEEE International Symposium on Industrial Electronics, 1996. ISIE '96, Vol. 2, s. 1061-1065.
• [17] GRABOWSKI E., MORAWSKI A.: Nowoczesne napędy falownikowe dźwignic, Transport Przemysłowy 2001, nr 1 (11), s. 33-37.
• [18] GRABOWSKI E., PIELORZ J., STEFURAK W.: Jednoprogowy tensometryczny ogranicznik zukosowania suwnic bramowych. Biuletyn Techniczny OBRDiUT Bytom 3/1987.
• [19] GRABOWSKI E., PIELORZ J., STEFURAK W.: Ocena możliwości praktycznego wykorzystania wybranych sposobów ograniczenia zukosowania suwnic bramowych. Biuletyn Techniczny OBRDiUT Bytom 3/1987.
• [20] GRABOWSKI E., PIELORZ J., STEFURAK W.: Ograniczniki zukosowania suwnic. Biuletyn Techniczny OBRDiUT Bytom 2/1986.
• [21] GRABOWSKI E., PIELORZ J., STEFURAK W.: Zagadnienie ograniczania zukosowania suwnic. Biuletyn Techniczny OBRDiUT Bytom 2/1986.
• [22] GRUDZIECKI J., KOSUCKI A., MALENTA P., UCIŃSKI J.: Analiza parametryczna modelu mechanizmu jazdy suwnicy sterowanej programowo. Materiały X Konferencji Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych. Zakopane, styczeń 1997.
• [23] GRUDZIECKI J., KOSUCKI A., MALENTA P.: Badania eksperymentalne ruchów skojarzonych suwnicy pracującej w cyklu automatycznym. Materiały VI Konferencji Okrętownictwo i Oceanotechnika, Międzyzdroje 1998, s. 113-122.
• [24] GRUDZIECKI J., KOSUCKI A., UCIŃSKI J.: Pozycjonowanie suwnicy sterowanej automatycznie. Materiały VIII Konferencji Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych. Zakopane, styczeń 1995.
• [25] GRUDZIECKI J., KOSUCKI A., UCIŃSKI J.: Pozycjonowanie suwnicy sterowanej programowo. Dozór Techniczny, Warszawa 4/1996.
• [26] GRUDZIECKI J., MALENTA P., KOSUCKI A., TOMCZYK J.: Kojarzenie ruchów suwnicy pracującej w cyklu automatycznym. Przegląd Mechaniczny Nr 9/98, s. 14-17.
• [27] GRUDZIECKI J., MALENTA P., UCIŃSKI J.: Identyfikacja modelu napędu falownikowego. Materiały XII Naukowej Konferencji Napęd, Sterowanie, Automatyzacja Maszyn Roboczych I Pojazdów. Rynia 2000.
• [28] HARTANTO D., VAUPEL G. H., GANSEL W., FISCHER G. L.: Comparison of conventional and frequency converter-driven overhead bridge crane control systems, Power Electronics and Motion Control Conference, The Third International, 2000. Proceedings. IPEMC 2000, Vol. 2, s. 940-945.
• [29] HO-HOON LEE: A New Motion-Planning Scheme for Overhead Cranes With High-Speed Hoisting, Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control JUNE 2004, Vol. 126, s. 359-364.
• [30] KACZOREK T.: Teoria sterowania. PWN, Warszawa 1981.
• [31] KOSUCKI A., MALENTA P.: Analiza parametryczna układu sterowania hydrostatycznym napędem jazdy suwnicy pomostowej. Materiały IX Konferencji Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych. Zakopane, styczeń 1996.
• [32] KOSUCKI A., WOLSKI T.: Badania symulacyjne mechanizmu jazdy suwnicy pomostowej z kompensacją ukosowania. Sterowanie i Napęd Hydra-uliczny. Wrocław 6/1991.
• [33] KOSUCKI A.: Badania kompensacji ukosowania suwnicy z hydrostatycznym napędem mechanizmu jazdy. Praca doktorska, Łódź, 1998.
• [34] LEYKO J.: Mechanika ogólna. PWN, Warszawa 1978.
• [35] LIFU WANG, XIANGDONG WANG, ZHI KONG: Anti-swing Control of Overhead Cranes, Proceedings of the 6th World Congress on Intelligent Control and Automation, June 21-23, 2006, Dalian, China, s. 8024-8028.
• [36] MANEERATANAPORN JADESADA, MURAKAMI, TOSHIYUKI: Anti-sway Sliding-mode with Trolley Disturbance Observer for Overhead Crane system, The 12th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control March 25-27, 2012, Sarajevo, Bosnia and Herzegovina, Conference Publications, s. 1-6.
• [37] MITROVIC N., PETRONIJEVIC M., KOSTIC V., JEFTENIC B.: Electrical Drives for Crane Application, Mechanical Engineering, 2012, s. 131-156.
• [38] NOWAK A.: Modelowanie dynamiki jazdy suwnicy pomostowej przy uwzględnieniu zjawiska odbicia. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Gliwice 1995.
• [39] OBULESU Y.P., KUMAR M.V.: Design and simulation of direct torque control of induction motor drive using matlab/simulink, International Journal of Power and Energy Systems, Vol. 27, No. 2, 2007, s. 145-150.
• [40] OZPINECI B., TOLBERT L. M. (2003): Simulink Implementation of Induction Machine Model – A Modular Approach, IEEE International Electric Machines and Drives Conference, June 1-4, 2003, Madison, Wisconsin, s. 728-734.
• [41] PEŁCZEWSKI W., KRYNKE M.: Metoda zmiennych stanu w analizie układów napędowych. WNT, Warszawa 1984.
• [42] PEŁCZEWSKI W.: Teoria sterowania. WNT, Warszawa 1980.
• [43] PIĄTKIEWICZ A., SOBOLSKI R.: Dźwignice. WNT, Warszawa 1977.
• [44] RATEB H. ISSA: Optimal Efficiency Controller of AC Drive System, International Journal of Computer Applications (0975-8887), Vol. 62, No. 12, January 2013, s. 40-46.
• [45] RIGOBERTO TOXQUI, WEN YU, XIAOOU LI: Anti-swing control for overhead crane with neural compensation, 2006 International Joint Conference on Neural Networks, Vancouver, BC, Canada July 16-21, 2006, s. 4697-4703.
• [46] ROGERS L.K.: Overhead handling equipment basics, Modern Materials Handling, 12.2011, s. 30-34.
• [47] SAWODNY O., ASCHEMANNH., LAHRES S.: An automated gantry crane as a large workspace robot, Control Engineering Practice 10 (2002), s. 1323-1338.
• [48] SZPYTKO J. CHODACKI J.: Analiza ewolucji wybranych zespołów dźwignic, Konferencja LOGITRANS 2010, Logistyka, systemy transportowe, bezpieczeństwo w transporcie, Czasopismo: Logistyka 2010, nr 2.
• [49] SZPYTKO J. SMOCZEK J.: Adaptation control technique of overhead crane mechanisms, 11th IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation, 2003, Conference Publications.
• [50] ŚWISULSKI D.: Komputerowa technika pomiarowa. Oprogramowanie wirtualnych przyrządów pomiarowych w LabView. Agenda Wydawnicza PAK-u, Warszawa, 2005.
• [51] TAKAHASHI T., RABINS M.J., AUSLANDER D.M.: Sterowanie i systemy dynamiczne, WNT, Warszawa 1976.
• [52] TOMCZYK J. Koncepcja transportu wiotko podwieszonych ładunków dla suwnic sterowanych numerycznie, Materiały VI Konferencji Okrętownictwo i Oceanotechnika, Międzyzdroje 1998, s. 373-382.
• [53] TOMCZYK J. i inni: Badania jakości sterowania mechanizmami dźwignic z wykorzystaniem obserwatora stanu w warunkach zakłóceń działaniem wiatru. Praca badawcza Nr 502 003. Politechnika Łódzka, Łódź, 2009.
• [54] TOMCZYK J., BEDNARSKI S., KOSUCKI A.: Analiza obciążeń dynamicznych w cyklach roboczych dźwignic sterowanych numerycznie. XV Konferencja Naukowa Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych. Zakopane 2002. Transport Przemysłowy, 4(6)/2001.
• [55] TOMCZYK J., CINK J., KOSUCKI A.: Sterowanie numeryczne maszyn roboczych. Materiały konferencyjne, Sympozjum Naukowo-Techniczne Nowoczesność w budowie maszyn i urządzeń górnictwa odkrywkowego, Bełchatów, październik 2003.
• [56] TOMCZYK J., CINK J., KOSUCKI A.: Badania podstawowych problemów Automatyzacji maszyn roboczych. Materiały VII Konferencji Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych. Zakopane, styczeń 1994.
• [57] TOMCZYK J., CINK J., KOSUCKI A.: Metody rozwiązywania problemów automatyzacji sterowania dźwignicami. Przegląd Mechaniczny nr 1, 2003, s. 9-16.
• [58] TOMCZYK J., CINK J.: Automatyzacja transportu ładunków dźwignicami sterowanymi numerycznie, suwnice – transport poziomy. Przegląd Mechaniczny 10 /2001, s. 16-21.
• [59] TOMCZYK J., KOSUCKI A., MALENTA P.: Automatycznie sterowana suwnica eksperymentalna. Materiały VI Konferencji Naukowej Sterowanie, Napęd, Wytrzymałość Zmęczeniowa i Projektowanie Maszyn Budowlanych, Rynia k/Warszawy, październik 1994.
• [60] TOMCZYK J., KOSUCKI A.: Efektywny transport wewnętrzny wiotko podwieszonych ładunków dźwignicami sterowanymi numerycznie. Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej Maszyny Dla Transportu Bliskiego, Służb Komunalnych i Ratownictwa Technicznego. PIMB Kobyłka 2002.
• [61] TOMCZYK J., WOLSKI T., KOSUCKI A.: Experimental and Simulation Tests of Hydrostatic Drive of Overhead Crane Traveling Mechanism with Bevel Angle Compensation. 3rd International Conference on Fluid Power Tranmission and Control. Hangzhou, China, 1993.
• [62] TOMCZYK J., WOLSKI T., KOSUCKI A.: Układ kompensacji ukosowania suwnicy pomostowej. Materiały VI Konferencji Rozwój Podstaw Budowy Eksploatacji i Badań Maszyn Roboczych Ciężkich – w tym budowlanych. Zakopane, styczeń 1993.
• [63] TREPKA J.: Konserwacja suwnic, Wydawnictwo „KaBe” Krosno 2005.
• [64] UCIŃSKI J. i in.: Badania teoretyczne i doświadczalne możliwości zmniejszania obciążeń dynamicznych w układach napędowych nawrotnych mechanizmów dźwignic, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1990.
• [65] VAN DOREN V.: Więcej światła na regulację PID, CONTROL ENGINEERING POLSKA, 2009, Nr 6 (59), s. 18-21.
• [66] VAZQUEZ C. COLLADO J.: Oscillation attenuation in an overhead crane: Comparison of some approaches, 6th International Conference on Electrical Engineering, Computing Science and Automatic Control, CCE, 2009 , Conference Publications, s. 1-6.
• [67] VERSCHOOF J.: Cranes – Design, Practice, and Maintenance. Professional Engineering Publishing. Great Britain 2000.
• [68] WAHYUDI, JAMALUDIN JALANI, RIZA MUHIDA, MOMOH JIMOH EMIYOKA SALAMI: Control Strategy for Automatic Gantry Crane Systems: A Practical and Intelligent Approach, International Journal of Advanced Robotic Systems, Vol. 4, No. 4 (2007), s. 447-456.
• [69] WĘGRZYN S.: Podstawy automatyki, PWN, Warszawa 1978.
• [70] WÓJCIK S.: Ręczne prace transportowe, Państwowa Inspekcja Pracy, Warszawa 2004.
• [71] YANG JUNG HUA, YANG KUANG SHINE: Adaptive coupling control for overhead crane systems, Mechatronics 17 (2007), s. 143-152.
• [72] YANG, JUNG HUA, YANG, KUANG SHINE: Adaptive Control for 3-D Overhead Crane Systems, Proceedings of the 2006 American Control Conference, Minneapolis, Minnesota, USA, June 14-16, 2006, s. 1832-1837.
• [73] YANG, JUNG HUA: On the Adaptive Tracking Control of 3-D Overhead Crane Systems, Adaptive Control, 2009, s. 277-306.
• [74] ZHENGYAN ZHANG,DINGFANG CHEN, MIN FENG: Dynamics Model and Dynamic Simulation of Overhead Crane Load Swing Systems Based on the ADAMS, Computer-Aided Industrial Design and Conceptual Design, 2008. CAID/CD 2008. 9th International, Conference Publications, s. 484-487.
• [75] ŻABICKI D.: Sterowanie suwnic, Utrzymanie Ruchu, 2011 Nr 10 (78), s. 4-9.