Ứng dụng giải thuật di truyền thiết kế bộ điều khiển trượt để điều khiển giàn cần trục cho điện phân đồng

Bài viết trình bày một giải pháp là thiết kế bộ điều khiển trượt (SMC) với các thông số được điều chỉnh tối ưu hóa thông qua giải thuật di truyền (GA) để điều khiển giàn cần trục giảm dao động của móc và các tấm điện phân, đồng thời tăng khả năng định vị của xe nâng. Sự ổn định của hệ thống được chứng minh bằng thuyết ổn định Lyapunov, đã đạt được tính chính xác và độ bền của toàn bộ hệ thống điều khiển.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng giải thuật di truyền thiết kế bộ điều khiển trượt để điều khiển giàn cần trục cho điện phân đồng LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT ĐỂ ĐIỀU KHIỂN GIÀN CẦN TRỤC CHO ĐIỆN PHÂN ĐỒNG APPLIED GENETIC ALGORITHM DESIGNED SLIDING MODE CONTROLLER TO CONTROL THE GANTRY CRANE FOR COPPER ELECTROLYSIS Nguyễn Văn Trung1, 2, Nguyễn Thị Thảo1 Email: nguyenvantrung.10@gmail.com 1 Trường Đại học Sao Đỏ, Việt Nam 2 Trường Đại học Trung Nam, Trung Quốc Ngày nhận bài: 20/3/2018 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 08/6/2018 Ngày chấp nhận đăng: 28/6/2018 Tóm tắt Hiện tượng dao động giống như con lắc đôi của móc và các tấm điện phân đã gây ra nhiều khó khăn cho việc định vị chính xác của giàn cần trục dành cho điện phân đồng (CE), thậm chí gây thiệt hại cơ học và tai nạn ngắn mạch. Do đó, bài báo trình bày một giải pháp là thiết kế bộ điều khiển trượt (SMC) với các thông số được điều chỉnh tối ưu hóa thông qua giải thuật di truyền (GA) để điều khiển giàn cần trục giảm dao động của móc và các tấm điện phân, đồng thời tăng khả năng định vị của xe nâng. Sự ổn định của hệ thống được chứng minh bằng thuyết ổn định Lyapunov, đã đạt được tính chính xác và độ bền của toàn bộ hệ thống điều khiển. Bộ điều khiển trượt đã được kiểm tra thông qua mô phỏng MATLAB/Simulink. Kết quả mô phỏng cho thấy khi sử dụng bộ điều khiển trượt, hệ thống có chất lượng điều khiển tốt. Từ khóa: Giàn cần trục; điều khiển trượt; điều khiển vị trí; điều khiển dao động; giải thuật di truyền. Abstract The phenomenon oscillating like a double pendulum of hook and the electrolyte plate has caused many difficulties for the accurate positioning of the gantry crane for electrolytic copper (CE), even causing mechanical damage and short circuit. Thus, the paper presents a solution that is a slider controller design (SMC) with optimized parameters through genetic algorithms (GA) to control gantry crane reduced oscillation of the hook and electrolyte plates, while increasing the positioning capability of the forklift. The stability of the system is demonstrated by the stability theory Lyapunov, has achieved the accuracy and durability of the entire control system. Sliding mode controller was checked through simulation MATLAB/Simulink. Simulation results shows that when using a sliding mode controller the system has good quality control. Keywords: Gantry crane; sliding mode control; position control; oscillation control; genetic algorithm. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ tượng con lắc đôi phức tạp làm cho khả năng định vị thiếu chính xác, thậm chí gây mất an toàn. Vì Giàn cần trục dành cho điện phân đồng (CE) được vậy đã có nhiều nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng rộng rãi trong các xưởng sản xuất tinh hoạt động của giàn cần trục. chế đồng. Đây là thiết bị quan trọng nhất cho công tác vận chuyển các tấm điện phân đưa vào và ra Về mặt cấu trúc, giàn cần trục trên không được di chuyển bởi xe nâng, móc được treo trên xe nâng khỏi bể điện phân. Vì các tấm điện phân được thông qua cáp treo và tải trọng được treo vào móc sắp xếp dày đặc nên trong quá trình vận hành, xe [1]. Các cấu trúc này, như cấu trúc thể hiện trong nâng tăng tốc, giảm tốc. Nó sẽ dẫn đến một hiện hình 1. Cần trục trên không có các chức năng là Người phản biện: 1. GS.TSKH. Thân Ngọc Hoàn nâng, hạ và di chuyển, tuy nhiên góc lắc tự nhiên 2. TS. Nguyễn Trọng Các của móc và tải trọng làm cho những chức năng Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 2(61).2018 15  NGHIÊN CỨU KHOA HỌC này hoạt động kém hiệu quả, vốn là một chuyển kiểu con lắc đơn. Vì vậy, trong bài báo này đề động kiểu con lắc đôi [2]. xuất mô hình động lực của hệ thống giàn cần trục kiểu con lắc đôi cho giàn cần trục điện phân đồng, từ đó thiết kế bộ điều khiển trượt với các thông số được điều chỉnh tối ưu hóa thông qua giải thuật di truyền (GA) để điều khiển vị trí của xe nâng, kiểm soát góc lắc của móc và của các tấm điện phân. Sự ổn định của hệ thống được chứng minh bằng thuyết ổn định Lyapunov. Bộ điều khiển đã thiết kế được kiểm tra thông qua mô phỏng MATLAB/Simulink cho kết quả làm việc tốt. Phần ...