Automating tower crane hook movement

Abstract

Automatic tower crane control system was developed, built in practice and validated with a full scale self-erecting tower crane. The frame of the automatic control system is a PD controller equipped with gain scheduling. Feedback for the mentioned controller is acquired from positioning system consisting of RTK GNSS modules following the position of the tower crane hook. The results of this study show that the developed control system makes less corrective movements, has smaller overshoot and uses faster speed levels to control the tower crane than an experienced human operator controlling it. This results to faster and more consistent performance compared to human operator showing the potential of making tower cranes more efficient and safer lift tools with the developed automation system.

Automaattinen torninosturin ohjausjärjestelmä kehitettiin, rakennettiin käytännössä ja järjestelmän toiminta vahvistettiin täysikokoisella linkkunosturilla. Automaattisen ohjausjärjestelmän logiikka perustuu pääosin PD-säätimeen ja gain scheduling -menetelmään. Takaisinkytkentä mainitulle säätimelle on toteutettu paikoitusjärjestelmällä, joka koostuu RTK GNSS moduuleista, jotka seuraavat torninosturin koukun sijaintia. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että kehitetty ohjausjärjestelmä tekee vähemmän korjaavia liikkeitä, aiheuttaa pinemmän ylityksen maaliin nähden ja käyttää suurempia nopeustasoja torninosturin ohjauksessa kuin sitä ohjaava kokenut ihmiskuljettaja. Tämä johtaa nopeampaan ja johdonmukaisempaan toimintaan ihmiskuljettajaan verrattuna todistaen potentiaalin tehdä torninostureista tehokkaampia ja turvallisempia nostotyökaluja kehitetyn automaatiojärjestelmän avulla.