Anti-Sway Tracking Control of Container Cranes with Friction Compensation

Abstract

In this paper, we consider the sway suppression control problem for container cranes with the frictions between the trolley and the rail. If the friction effects in the system can be modelled, there is an improved potential to design controllers that can cancel the effects. The proposed control improves the trolley positioning and sway suppressing against various frictions.The proposed synthesis combines a variable structure control and the adaptive control to cope with various frictions including the unknown constants. First, the variable structure control with the simple switching action is designed, which is based on a class of feedback lineariztion methods for the fast stabilization of the under-actuated sway dynamics of container.Second, the adaptive control with a parameter estimation is designed, which is based on Lyapunov stability methods for suppressing the oscillation of the trolley travelling, especially due to Coulomb friction in the vicinity of the target position.The asymptotic stability of the overall closed-loop system is assured irrespective of variations of rope length. Simulation are shown under initial sway, external wind disturbances, and various frictions.

Adaptive Variable Structure Control of Container Cranes with Unknown Payload and Friction

“…본 연구에 사용된 크레인 모델은 그림 1에 도시하였으 며, Euler-Lagrange 방법으로 유도된 운동방정식 [9]에 마찰력 모델 [10]을 포함하여 나타내면 다음과 같다. [9].…”

“…[7]에서는 피드백 선 형화(feedback linearization) 방법으로 임의 권상 속도를 갖는 경우 내부 동역학의 안정성을 보였으며, 피드백 선형화에 기반한 에너지함수 방법을 이용하여 점근적 안정성을 보였 다. [8]에서 단순 스위칭함수를 사용한 가변구조제어(VSC: Variable Structure Control) 방법으로 바람 등의 외란에 대한 강인한 성능을 보였으며, [9]에서는 트롤리와 레일사이의 건 마찰을 포함한 마찰모델에 대한 보상을 갖는 적응가변 구조제어(AVSC: Adaptive VSC) 방법을 제시하고 효과적인 트롤리 위치추종 및 잔류 흔들림억제 성능을 보였으나, 이 들 연구 [8,9]에서는 정확하게 알려진 부하를 갖는 모델에 적용하였다.…”

“…본 논문 의 주요 내용 및 구성은 다음과 같다. II 장에서는 적용된 크레인 모델에 대해 기술하고, III 장에서는 [9]에서 고려되 지 않았던 권상 마찰보상을 포함하고 리아프노프 안정성 방법에 근거하여 크레인 부하 및 마찰추정에 기초한 AVSC 방법을 제시한다. IV 장에서 다양한 마찰 및 강풍 등의 외 란 및 미지의 부하가 존재하는 경우에 대한 시뮬레이션을 그림1.…”