Swayless Point-to-Point Positioning of an Overhead Crane

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2016-04-04
Department
Major/Subject
Sähkökäytöt
Mcode
S3016
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka (TS2005)
Language
en
Pages
59 + 9
Series
Abstract
In overhead cranes, a payload tends to oscillate from movements of a trolley. Oscillations cause safety issues and make positioning of the load difficult. Moreover, waiting for swaying to damp takes time, thus also reducing productivity. The aim of this thesis was to develop an algorithm which enables swayless point-to-point positioning of a crane. This thesis studies pre-computed and real-time command shaping methods which allow acceleration of the trolley to given movement speed without swaying of the payload. Investigated real-time command shapers used input shaping. Positioning algorithms were tested and compared using Simulink simulations. Test cases included point-to-point positioning with correct and incorrect system parameters, a variable position reference and positioning during hoisting. Results showed that a zero vibration and derivative (ZVD) shaper performed the best. Performance of the ZVD shaper was also tested using a real crane. As the result of the tests, the ZVD shaper can remove payload swaying and enables positioning with ease. The ZVD shaper can be used for a both speed and position shaping.

Siltanostureissa vaunun liikuttaminen aiheuttaa kuorman heilumista. Kuorman heilunta on turvallisuusriski ja se vaikeuttaa merkittävästi kuorman paikoittamista. Lisäksi heilunnan vaimeneminen vie aikaa, mikä heikentää tuottavuutta. Työn tavoitteena oli kehittää algoritmi, joka mahdollistaa siltanosturin heilahduksettoman paikoituksen. Tässä työssä tarkasteltiin esilaskettuja liikeprofiileita sekä reaaliaikaista ohjearvon muokkausta, mitkä mahdollistavat nosturien vaunun kiihdyttämisen annettuun nopeuteen ilman että kuorma jää heilumaan. Paikoitusalgoritmeja testattiin ja vertailtiin Simulink-simulaatioiden avulla. Testitilanteissa testattiin paikoitusta oikeilla ja väärillä järjestelmäparametreilla, paikkaohjeen muuttumista ja paikoitusta köyden pituuden muuttuessa. Simulointitestien perusteella ”zero vibration and derivative” -suodatin (ZVD) todettiin parhaimmaksi menetelmäksi. ZVD-suodatinta testattiin myös oikealla nosturilla. Testitulosten perusteella ZVD-suodatin pystyy poistamaan kuorman heilunnan ja mahdollistaa helpon paikoituksen. ZVD-suodatinta voidaan käyttää sekä nopeus- että paikkaohjeen muokkaamiseen.
Description
Supervisor
Hinkkanen, Marko
Thesis advisor
Norrkniivilä, Mikko
Keywords
anti-sway, input shaping, overhead crane, positioning
Other note
Citation