고속 권상운동과 흔들림억제 궤적추종을 위한 천정주행 크레인의 퍼지 비선형 적응제어 (Fuzzy nonlinear adaptive control of overhead cranes for anti-sway trajectory tracking and high-speed hoisting motion)

서지정보

· 발행기관 : 한국지능시스템학회
· 수록지 정보 : 한국지능시스템학회 논문지 / 17권 / 5호 / 582 ~ 590페이지
· 저자명 : 박문수, 좌동경, 홍석교

초록

천정주행 크레인의 고속 권상작업 및 흔들림 억제 궤적추종을 위한 비선형 적응제어 방법을 제시한다. 천정주행 크레인의 흔들림 운동은 트롤리의 가속도, 권상로프의 길이 및 권상속도와 강하게 결합되어 있다. 이는 비간섭 제어 기반의 흔들림 억제 궤적추종 제어법칙을 설계하는데 있어 장애요인으로 작용한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 트롤리의 가속도와 권상속도의 영향을 최소화하는 방법으로 불확실성이 존재하는 경우에도 흔들림 운동의 궁극적 균일 유계성을 보장하는 퍼지 비선형 적응형 흔들림 억제 궤적추종제어법칙을 제안한다. 특히, 제안한 방법은 파라미터 변화, 외란 등을 포함한 시스템 불확실성을 퍼지 불확실성 관측기를 이용하여 보상한다. 따라서, 퍼지 관측기의 근사화 오차가 영으로 수렴할 때 추종오차 및 흔들림 각도의 궁극적 한계치는 영으로 감소한다. 끝으로, 제안한 방법의 성능검증을 위한 모의실험 결과를 제시한다.

영어초록

Nonlinear adaptive control of overhead cranes is investigated for anti-sway trajectory tracking with high-speed hoisting motion. The sway dynamics of two dimensional underactuated overhead cranes is heavily coupled with the trolley acceleration, hoisting rope length, and the hoisting velocity, which is an obstacle in the design of decoupling control based anti-sway trajectory tracking control law. To cope with this obstacle, we propose a fuzzy nonlinear adaptive anti-sway trajectory tracking control law guaranteeing the uniform ultimate boundedness of the sway dynamics even in the presence of uncertainties in such a way that it cancels the effect of the trolley acceleration and hoisting velocity on the sway dynamics. In particular, system uncertainties, including system parameter uncertainty, unmodelled dynamics, and external disturbances, are compensated in an adaptive manner by utilizing fuzzy uncertainty observers. Accordingly, the ultimate bound of the tracking errors and the sway angle decrease to zero when the fuzzy approximation errors decrease to zero. Finally, numerical simulations are performed to confirm the effectiveness of the proposed scheme.

참고자료

· 없음