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April 2015
Ulf Schaper
Schwingungsdämpfende Regelung der Pendel- und Schwenkdynamik von Hafenmobilkranen
Moderne Krane werden zunehmend mit Steuerungs- und Regelungssystemen zur Vereinfachung der Bedienung, Verbesserung der Positioniergenauigkeit und Erhöhung der Umschlagleistung ausgerüstet. In der vorliegenden Arbeit werden dafür Schwingungsdämpfungsverfahren vorgeschlagen, durch welche die nur schwach gedämpften Grundschwingungsmoden der Kranlast aktiv stabilisiert werden. Zu diesen Grundschwingungsmoden zählen die Pendeldynamik, mit der sich der Lastschwerpunkt in der horizontalen Ebene bewegt, sowie im Containerumschlag die Schwenkdynamik, welche die Rotation der Last um die Hochachse beschreibt. In dieser Arbeit werden die Pendeldynamik und die Schwenkdynamik getrennt, jedoch auf sehr ähnliche Weise, betrachtet. Dazu werden zunächst die relevanten statischen und dynamischen Zusammenhänge in mathematischer Form modelliert. Dies sind beispielsweise die Krangeometrie, das transiente Verhalten der Antriebssysteme und schließlich die zu dämpfende Schwingungsdynamik selbst. Bei den Modellen handelt es sich um lineare gewöhnliche Differentialgleichungen, um lineare partielle Differentialgleichungen und um nichtlineare Differentialgleichungen. Im Anschluss an die Modellbildung werden Regelungsverfahren in Zweifreiheitsgradestruktur vorgeschlagen. Diese bestehen jeweils aus einer Vorsteuerung, welche das regelfehlerarme Verfolgen einer Referenztrajektorie ermöglicht, sowie aus einer Rückführung, die das Abklingen etwaiger Regelfehler sicherstellt. Dabei wird auf moderne regelungstechnische Konzepte zurückgegriffen.
Schlagwörter: Kranregelung; Pendeldämpfung; Kranautomatisierung
Berichte aus dem Institut für Systemdynamik Universität Stuttgart
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. O. Sawodny, Stuttgart
Band 20
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Am Langen Graben 15a
52353 Düren
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