484 views
پیشینه تحقیق مدلسازی و شبیه سازی جرثقیلهای حامل کانتینر در حضور اغتشاش باد دارای ۲۸ صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.
۲-جرثقیلهای حامل کانتینر۴
۲-۱-مقدمه۴
۲-۲-ضرورت طراحی کنترلکننده۶
۲-۳-تاریخچه۷
۳-مدلسازی و شبیه سازی جرثقیلهای حامل کانتینر در حضور اغتشاش باد۱۲
۳-۱-مقدمه۱۲
۳-۲-مدلسازی سیستمهای مکانیکی۱۲
۳-۳-مدلسازی جرثقیلهای حامل کانتینر۱۴
۳-۴-مدلسازی اغتشاش باد۱۹
۳-۵-شبیه سازی جرثقیل حامل کانتینر در حضور اغتشاش باد۲۲
۳-۶-جمعبندی۲۷
۴-مراجع۲۸
[۱] M. Mailah and C. S. Yoong, “Disturbance rejection control applied to gantry crane,” Journal of Mekanikal, No. 25, 64-79, June, 2008.
[۲] Y. Okubo, et. al., ” Development of anti-sway control system for container cranes,” Technical Review, Mitsubishi heavy industries, Ltd, Vol.32, No.2, June, 1995.
[۳] T. J. J. Van den Boom, J. B. Klaassens and R. Meiland, “Real-time imeoptimal control for a nonlinear container crane using a neural network,” Infromatics in Control, Automation and Robotics II, 79-84, 2007.
[۴] H. Park, D. Chwa and K.S.Hong, “A feedback linearization control of container cranes: Varying rope length,” International Journal of Control, Automation and Systems, Vol. 5, No. 4, 379-387, August, 2007.
[۵] J. B. Klassens, et.al, “3D modeling visualization for studying controls of the jumbo container crane,” American Control Conference, San Diego, 1754-1758, June, 1999.
[۶] Z.N. Masoud, “Oscillation control of quay-side container cranes using cable-length manipulation,” Transactions of the ASME, Vol. 129, March, 2007.
[۷] Z. N. Masoud and A. H. Nayfeh, “Sway reduction on container cranes using delayed feedback controller,” Nonlinear Dynamics, Vol.34, 347-358, 2003.
[۸] Y. B. Kim, “A new approach to anti-sway system design problem,” KSME International Journal, Vol. 18, No. 18, 1306-1311, 2004.
[۹] A. C. M. Viera, G. F. Bittencourt, O. Lengerke and M. S. Dutra, “Design and modeling of container crane systems using cable suspension manipulator platform,” Proc. 20th International Conference of Mechanical Engineering (COBEM), Gramado, RS Brazil, November, 2009.
[۱۰] E. M. Abdel-Rahman, A. Nayfeh and Z. N. Masoud, ” Dynamic and control of crance: A review,” Journal of Vibration and Control, Vol. 9, 863-908, September, 2001.
[۱۱] N. Zrnic, D. Oguamanam and S. Bosnjak,”Dynamics and modeling of mega quayside container cranes,” FME Transactions, Vol. 34, No. 4, 2006.
[۱۲] F. S. Al-Fares, et. al., “Electromechanical modeling and load sway simulations of container cranes with hoisting,” Australian Journal of Basic and Applied sciences, Vol. 4, No. 2, 256-273, 2010.
از ابتدای خلقت انسان تا کنون حمل بار یکی از بزرگترین چالشهای است که بشر با آن مواجه بوده، و به گواه باستانشناسان همواره در تکاپو بوده تا رهیافتی سادهتر و دقیقتر برای آن داشته باشد. یکی از اولین و مهمترین این روشها، اختراع چرخ بوده که با گذر تاریخ این وسیله پیشرفتهای بسیاری داشته به گونهای که در دنیای مدرن امروزی میتوان مدعی بود که حمل هر نوع باری با دقت بسیار بالا امکانپذیر است.
پس از کشف ماشین بخار و بهرهگیری از آن در کشتیها که قدمت آن به بیش از سیصد سال میرسد، بیش از پیش حملونقل دریایی یکی از مطمئنترین و ارزانترین روشها برای حمل بار بوده و امروزه نیز با وجود پیشرفت فراوان در سایر روشهای حملونقل، هنوز هم راه دریایی یکی از بهترین روشها محسوب میشود؛ به گونهای که دسترسی به آبهای آزاد و امکان تجارت دریایی یکی از موارد استراتژیک برای دولتها بهشمار میآید.
امروزه به منظور حمل بارهای خطرآفرین، پرحجم و سنگین در کارخانهها، بندرها، تاسیسات هستهای و سازههای مرتفع از جرثقیل استفاده میکنند.
جرثقیلها را بر اساس ساختاری به دو نوع چرخشی[۱] و ستوندار[۲] تقسیم بندی میکنند. جرثقیلهای حامل کانتینر از نوع جرثقیلهای ستوندار میباشد. دو نوع جرثقیل حامل کانتینر وجود دارند. این دو عبارتند از: جرثقیل سوار بر ریل مجاور بندر[۳] و جرثقیل لاستیک پلاستیکی ستون دار[۴].
جرثقیلهای ستوندار دارای یک ارابه[۵] میباشند که به صورت افقی حرکت میکند. بار توسط یک کابل به ارابه وصل میگردد. طول این کابل به هنگام فرآیند بالاکشیدن بار[۶] تغییر میکند. اغلب این دسته از جرثقیلها را به صورت یک پاندول ساده[۷] مدل میکنند. این جرثقیلها انواع مختلفی دارند که جرثقیلهای حامل کانتینر یکی از آنها میباشد. این جرثقیلها در حمل کانتینر از کشتی به اسکله و بالعکس مورد استفاده قرار میگیرد. (شکل ۱‑۱) نمونهای از این نوع جرثقیلها را نشان میدهد. در این کار به کنترل و مدلسازی این دسته از جرثقیلهای ستوندار میپردازیم.
از اقسام دیگر جرثقیلهای ستوندار، جرثقیلهای ستوندار محلکار[۸] و جرثقیلهای ستوندار سوار بر ریل[۹]، که به ترتیب در حمل اجناس کوچک در کارخانهها و اجناس سنگین در کارخانهای اتومبیلسازی، کاغذسازی و نورد فولاد استفاده میشوند، میباشند.
جرثقیلهای حامل کانتینر نوع اول، در این کار مدنظر ما خواهد بود. به طور معمول کنترل این دسته از جرثقیلها بر اساس سه عملکرد گذاشتن ارابه[۱۰] (انتقال بار از کشتی به بندر و بالعکس)، بالاکشیدن بار و پایینآوردن آن؛ جداگانه مورد بررسی قرار میگیرند. ما در این کار، روی کنترل فرآیند گذشتن ارابه تمرکز خواهیم کرد. این نوع از جرثقیلها تفاوت مهمی با سایر جرثقیلهای ستوندار دارند، که این تفاوت در داشتن چهار عدد طناب برای بالاکشیدن است؛ به طوریکه این چهار طناب به چهار گوشهی یک تختهی پخشکننده[۱۱]، که بر روی کانتینر قرار گرفته است، وصل میشوند. به این تخته پخش کننده در جرثقیلهای حامل کانتینر، سکوی کانتینر[۱۲] نیز میگویند. این تغییر ساختار، مدل و دینامیک این جرثقیلها را نسبت به سایر جرثقیلهای ستوندار متفاوت میکند. بنابراین دیگر نمیتوان مدل این جرثقیلها را به صورت یک پاندول ساده در نظر گرفت.
در جهان مدرن امروزی همگان از اهمیت دستاوردهای اقتصادی افزایش سرعت حملونقل آگاه هستند. یکی از این رهیافتهای افزایش سرعت جابهجایی بار استفاده از کانتینرها به منظور حمل ونقل بار توسط کشتیها میباشد. از طرف دیگر، در حملونقل دریایی زمان بسیاری به هنگام تخلیه بار و با انتقال آن در کشتی به هدر میرود. این کار بسیار مهم توسط جرثقیلهای حامل کانتینر انجام میشود. بارهای کانتینری در هنگام جابهجایی تاب میخورند. این تابخوردنها ناشی از عنصر اینرسی[۱]، که همان بار میباشد، است؛ همچنین این تاب خوردنها با عواملی چون افزایش سرعت و شتاب ارابهی این جرثقیلها و اغتشاشاتی مانند باد تشدید میشوند. تجاوز این تاب خوردنها از حد قابل مجازشان منجر به خطرات سهمگینی خواهد شد. علاوه بر این، در نقطه مقصد نیز باید این تاب خوردنها به صورت کامل حذف گردد. در نتیجه اغلب رانندگان ماهر جرثقیل با کم نمودن به موقع حرکت ارابه از بروز چنین حوادثی جلوگیری میکنند. ایرادی که در انجام به این رویه کاری وجود دارد در این است که ابتدا نیاز به استخدام یک راننده بسیار ماهر در این زمینه خواهیم داشت؛ که این به نوبهی خود هزینه خواهد داشت. دومین مطلب اینکه هر چقدر هم که این رانندگان ماهر باشند؛ باز هم خطر بروز حوادثی ناشی از بیدقتی یا مطلوب نبودن شرایط جسمانی و روانی راننده وجود خواهد داشت. در آخر رانندههای بسیار ماهر هم قادر به حمل بار با بیشترین سرعت ممکن و در عین حال کاهش تاب خوردنها به کمترین مقدار ممکن نیستند. در واقع انسان هیچگاه قادر به حرکت در بهینه ترین مسیر در چنین مسایلی نخواهد بود. بنابراین نیاز به طراحی یک کنترلکنندهی بهینه به منظور کاهش این تابخوردنها ضروری میباشد.
در کارهایی که تا به حال دیده شده است، نیروی کنترلی را با نیروی تولیدکنندهی حرکت خطی ارابه معادل میگیرند. بنابراین کنترلکننده در حرکت ارابه و در نتیجه سرعت جابهجایی بار تاثیر منفی خواهد داشت. همچنین اکثر این کنترلکنندهها حلقه باز[۲] بوده و در نتیجه در مقابل نامعینی و اغتشاش حساس میباشند. در بسیاری از موارد در آنها از شکلدهی ورودی[۳] استفاده شده است که یک کنترلکنندهی حلقه باز میباشد. نکتهی آخر در طراحی چنین کنترلکنندههایی ضرورت انجام طراحی مسیر میباشد. در [۱]، یک کنترلکنندهی نیروی فعال[۴] را برای جرثقیلهای ستوندار طراحی کردهاند. این کنترلکننده دقیقاً روی نیروی حرکت دهندهی ارابه پیاده شده است. با این حال، در [۱] ادعا شده است که کنترلکننده در مقابل اغتشاشات عملکرد مقاومی[۵] از خود نشان میدهد. در [۲]، برای مدل خطی جرثقیلهای حامل کانتینر یک کنترلکنندهی بهینهی خطی ساخته شده است. همچنین این کنترلکننده را عملاً با کمک حسگرهای[۶] مناسب پیادهسازی نمودهاند. برای تشخیص جابهجایی تخته پخشکننده از پردازش تصویر[۷] با کمک دوربینی تعبیه شده در قسمت تحتانی ارابه و نشانگرهایی بالای تختهی پخشکننده استفاده شده است. برای تشخیص مکان و سرعت ارابه هم به ترتیب از کدکننده[۸] و تولیدکنندهی تاکو[۹] استفاده شده است. به طور طبیعی خطی بودن مدل و کنترلکنندهی بهینه خواص غیرخطی سیستم را حفظ نمیکند؛ همچنین در این کار، راه حلی برای جداکردن کنترلکننده از ارابه ارایه نشده است. در[۳]، یک مدل غیرخطی را به کمک شبکه عصبی[۱۰] کنترل بهینه نمودهاند. در [۴]، یک کنترلکنندهی غیرخطی بر مبنای خطیسازی پسخورد[۱۱] برای جرثقیلهای حامل کانتینر طراحی شده است. به علاوه در این کار عمل بالاکشیدن نیز منظور شده است. یکی از مشکلات عمدهی استفاده از این مدلها، عدم توانایی آنها در بیان انحراف پیچشی[۱۲] بار میباشد. این حرکات پیچشی بر اثر بار به مقدار کمی بهوجود میآیند. علاوه بر این، بنا به دلایلی چون عدم برابری طول جفت کابلهای چپ و راست، باد و عدم تعادل در بار موجود در کانتینر تشدید میشوند. بنابراین، علاوه بر کنترل تاب خوردنها باید این پیچشها را نیز کنترل نمود. در [۵]، دو راه برای کنترل اینگونه از پیچشها پیشنهاد شده است:
کنترل مستقل جفت طنابهای چپ و راست یا بالاکشیدن و پایینآوردن هر یک از آنها که اگر چه حرکت پیچشی را کنترل میکند، خود میتواند در تشدید تابخوردنها تاثیر منفی بگذارد.
حرکت هر یک از دو جفت کابل، توسط دو واگن تعبیه شده در ارابه، در جهت مخالف یکدیگر روی محور x با نیرویی برابر و مخالف یکدیگر بهطوریکه منجر به تولید یک گشتاور بشود. این گشتاور همان کنترلکنندهی حرکات پیچشی خواهد بود. نحوهی پیادهسازی چنین کنترلکنندهای در شکل۱‑۲ آورده شده است.
به منظور رفع مشکل تاثیر کنترلکننده بر روی حرکت ارابه میتوان از عملکرد بالاکشیدن به عنوان کنترلکننده استفاده کرد [۶]. بدین صورت که با تغییر طول طناب یک نیروی کجی[۱۳] تولید میشود. به این ترتیب تاب خوردن را میتوان با آن نیروی کج کنترل نمود. مشکلات این کار در پیچیدگی و دشواری مدلسازی میباشد. علاوه بر این وظیفه تغییر طول کابل با رانندهی جرثقیل خواهد بود. بنابراین از زمان فرمان تغییر طول کابل توسط راننده تا شکلگیری این تغییر طول زمانی طول خواهد کشید. در نتیجه نیاز به طراحی کنترلکنندهی با پسخورد تاخیردار[۱۴] میباشد.
[۱] Inertial element
[۲] Open loop
[۳] Input shaping
[۴] Active force controller
[۵] Robust
[۶] Sensor
[۷] Image processing
[۸] Encoder
[۹] Tacho generator
[۱۰] Neural networks
[۱۱] Feedback linearization
[۱۲] Skew
[۱۳] Lateral force
[۱۴] Delayed feedback
[۱] Rotatory
[۲] Gantry
[۳] Rail-mounted quayside crane(RMQC)
[۴] Rubber-tired gantry crane(RTGC)
[۵] Trolly
[۶] Hoisting
[۷] Simple pendulum
[۸] Work station gantry cranes
[۹] Rail mounted gantry cranes
[۱۰] Traverse
[۱۱] Spreader bar
[۱۲] Container platform
تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ را پرداخت نمایید.
ارسال نظر