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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2009.tde-21122009-133032
Documento
Autor
Nome completo
Edson José Cardoso de Souza
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2009
Orientador
Banca examinadora
Cruz, José Jaime da (Presidente)
Marques, Ricardo Paulino
Rios Neto, Atair
Título em português
Controle anti-oscilatório de tempo mínimo para guindaste usando a programação linear.
Palavras-chave em português
Controle ótimo
Guindastes
Otimização matemática
Programação linear
Sistemas de controle
Resumo em português
O problema de transferir uma carga ao se movimentar num plano em tempo mínimo e sem oscilação no ponto de descarga, num guindaste portuário tipo pórtico é investigado neste trabalho. Assume-se que a carga esteja inicialmente em repouso na posição vertical no ponto de carga acima do navio e igualmente em repouso no ponto de descarga na moega de alimentação no porto. Assume-se também que o carro do guindaste esteja em repouso em ambos os pontos. Um modelo completo é apresentado para o sistema do guindaste onde as equações dinâmicas não-lineares são linearizadas para ângulos de oscilação pequenos o suficiente e reescritas para a forma adimensional. A solução de tempo mínimo é buscada considerando como variáveis de controle as funções do tempo que descrevem tanto a força aplicada no carro para produzir seu deslocamento horizontal, como a velocidade de içamento da carga. Um método iterativo preditor-corretor usando a Programação Linear (PL) é proposto, baseado no modelo do sistema de tempo discreto onde as variáveis de controle são tomadas constantes por trechos. Na etapa corretora, assume-se que o movimento de içamento é dado e uma solução de tempo mínimo é obtida resolvendo-se uma seqüência de problemas de PL de tempo fixo e máximo deslocamento. Na etapa preditora, um modelo linearizado é empregado para obter-se uma correção ótima do movimento de içamento usando a PL. O problema de controle de tempo mínimo é formulado levando-se em consideração restrições práticas na velocidade do carro do guindaste, velocidade máxima de içamento, assim como na máxima força que pode ser aplicada ao carro. Resultados numéricos são apresentados e mostram a efetividade do método.
Título em inglês
Minimum-time anti-swing control of gantry cranes using linear programming.
Palavras-chave em inglês
Anti-swing control
Gantry crane control
Linear programming
Minimum-time control
Optimal control
Resumo em inglês
The problem of minimum-time anti-swing transfer of a load in a ship-to-pier gantry crane is investigated in this work. The load is assumed to be initially at rest at the vertical position at the loading point above the ship and equally at rest at the unloading point above the hopper. The trolley is also assumed to be at rest at both points. A complete model is presented for the crane system where the nonlinear dynamic equations are linearized for sufficiently small swing angles and then rewritten in dimensionless form. The minimum-time solution is sought by considering as control variables both the force applied on the trolley that produces its horizontal motion and the hoisting speed of the load as functions of time. A predictor-corrector iterative method using Linear Programming (LP) is proposed based on a discretetime model of the system where the control variables are taken as stepwise constants. At the corrector step, the hoisting motion is assumed given and a minimum-time solution is obtained by solving a sequence of LP problems representing fixed-time maximum-range problems. At the predictor step, a linearized model is employed to obtain an optimal correction of the hoisting motion using LP. The minimum-time control problem is formulated by taking into account practical constraints on the maximum speeds of both the trolley and the load hoisting, as well as on the maximum force that can be applied to the trolley. Numerical results are presented and show the effectiveness of the method.
 
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TextoEsdon.pdf (2.31 Mbytes)
Data de Publicação
2010-05-24
 
AVISO: O material descrito abaixo refere-se a trabalhos decorrentes desta tese ou dissertação. O conteúdo desses trabalhos é de inteira responsabilidade do autor da tese ou dissertação.
  • De Souza, E. J. C., and DA CRUZ, J.J. Minimum-time anti-swing control of gantry cranes with hoisting control using Linear Programming. In COBEM 2009 - 20th International Congress of Mechanical Engineering, Gramado, RS, 2009. Proceedings of COBEM 2009., 2009.
  • SOUZA, Eric Conrado de, CRUZ, J. J., e MARUYAMA, Newton. The LQG/LTR methodology for position control of unmanned underwater vehicles. In XV Congresso Brasileiro de Automática, Gramado, 2004.
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