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컨테이너 크레인의 흔들림 제어 ( Part I ) : 모델링, 제어전략, 기준선도를 통한 오차 피이드백 제어
Sway Control of a Container Crane ( Part I ) : Modeling, Control Strategy, Error Feedback Control Via Reference Velocity Profiles

홍금식    (부산대학교 기계기술연구소   ); 손성철    (부산대학교 정밀기계공학과   ); 이만형    (부산대학교 기계기술연구소  );
  • 초록

    The sway control problem of pendulum motion of a container hanging on a Portainer Crane, which transports containers from a container ship to trucks, is considered in the paper. The equations of motion are obtained through the Lagrange mechanics and simplified for control purposes. Considering that the fast traveling of trolley and no residual swing motion of the container at the end of acceleration and deceleration are crucial for quick transportation, several velocity patterns of trolley movement including the time-optimal control are investigated. Incorporating the change of rope length, a reference swing trajectory is introduced in the control loop and the error signal between the reference sway angle and the measured sway angle is feedbacked. Proposed control strategy is shown to be robust to disturbances like winds and initial sway motion.


  • 주제어

    crane .   modeling .   pendulum motion .   feedback control .   velocity profiles.  

  • 참고문헌 (22)

    1. 무진동 크레인을 이용한 흔들림 제어에 관한 연구 , 박병석;윤지섭;이재설 , 한국자동제어학술회의 논문집 / v.1,pp.292-297,
    2. 퍼지이론을 적용한 Overhead Crane의 Antiswing 제어 , 이태영 , 경북대학교 석사논문 / v.,pp.,
    3. Optimal control of the crane system using the maximum speed of the trolley , T. Mita;T. Kanai , 계측자동제어학회논문집 (일본) / v.15,pp.125-130,
    4. Time optimal control methods arising from the study of overhead cranes , G. A. Manson , Ph.D. Thesis, Univ. of Strathclyde / v.,pp.,
    5. Time optimal control of overhead cranes with hoisting of the load , J. W. Auernig;H. Troger , Automatica / v.23,pp.437-447,
    6. 타워형 크레인의 자동화를 위한 이론적 고찰 및 디지탈 제어에 관한 연구 , 이진우;이충환;김상봉 , 한국자동제어학술회의 논문집 / v.1,pp.993-998,
    7. A simplified approach of crane control via generalized statespace model , M. Fliss;J. Levine;P. Rouchon , Proc. 30th Conference on Decision and Control / v.,pp.736-741,
    8. Steuerstrategien fur Laufkatzkrane zur Vermeidung des Lastpendelns im Zeilpunkt , J. W. Auernig , Dissertation, Techn. Univ. Wien / v.,pp.,
    9. Ore unloader automation - A feasibility study , C. F. Alsop;G. A. Forster;F. R. Holmes , IFAC 동경대회논문집 / v.,pp.295-305,
    10. Optimal control of container cranes , Y. Sakawa;Y. Shindo , Automatica / v.18,pp.257-266,
    11. Zeitoptimale Regelung der Bewegung Einer Hagenden Last Zwischen Zwei Beliebigen Randpunkten , E. Anselmino;T. M. Liebling , Proc. 1967 Int. Analogue Computation Meetings, Ⅰ / v.,pp.482-492,
    12. Adaptive control of non-completely controlled mechanical systems using dynamic feedback linearization and estimation design , F. Boustany;B. dAndrea-Novel , Int. J. Adaptive Control and Signal Processing / v.6,pp.589-610,
    13. 크레인 진자계의 최적제어 , 홍형주;이신섭 , 대한기계학회 춘계학술대회 논문집 / v.,pp.832-837,
    14. Computer control of overhead crane , T. Okawa;O. Yamaguchi;H. Sekine , NKK 기보(일본) / v.,pp.40-45,
    15. 크레인의 흔들림 방지 방법 , Hitachi , 일본 특허공보 (소 57-57399) / v.,pp.279-284,
    16. Anti-Swing control of overhead crane , O. Yamaguchi , 재료와 프로세스 (일본) / v.7,pp.347,
    17. Controller Design for the Anti-Swing Crane , J. S. Yoon;B. S. Park;J. S. Lee;H. S. Park , 한국자동제어학술회의 논문집 / v.1,pp.229-235,
    18. A new control algorithm for the grab swing elimination in the automatic operation of traveling cranes , I. Morishita , 계측자동제어학회논문집 (일본) / v.14,pp.127-132,
    19. 최소 진동을 유지하는 천정 크레인의 위치제어 , 임태승 , 한국과학기술원 전기 및 전자공학과 석사논문 / v.,pp.,
    20. 무진동 크레인의 제어 알고리즘 설계 , 윤지섭;박병석;이재설 , 한국자동제어학술회의 논문집 / v.1,pp.260-265,
    21. Automatic container crane operation based on a predictive fuzzy control , S.Yasunobu , 계측자동제어학회논문집 (일본) / v.22,pp.1066-1073,
    22. 크레인의 흔들림 완화 방법 , Hitachi , 일본 특허공보 (소 57-57398) / v.,pp.273-277,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (8)

    1. Hong, Keum-Shik ; Sohn, Sung-Chull ; Lee, Man-Hyung 1997. "Sway Control of c Container Crane (Part II): Regulation of the Pendulum Sway through Patternizing Trolley Moving Velocity" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering, 3(2): 132~138     
    2. Jeong, Seung-Hyun ; Park, Jung-Il 1997. "Anti-swing and position control of crane using fuzzy controller" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering, 3(5): 435~442     
    3. Hong, Keum-Shik 1999. "Container Crane Control: Modified Time-Optimal Traveling Followed by Nonlinear Residual Sway Control" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering, 5(5): 630~639     
    4. 2000. "Design of an Optimal State Feedback Controller for Container Crane Systems with Constraints" 韓國舶用機關學會誌 = Journal of the Korean Society of Marine Engineers, 24(2): 50~56     
    5. Park, Byung-Suk ; Yoon, Ji-Sup ; Kang, E-Sok 2000. "A Study on Tracking Control of an Industrial Overhead Crane Using Sliding Mode Controller" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering, 6(11): 1022~1032     
    6. Kim, Hwan-Seong ; Kim, Myeong-Gyu ; Yu, Sam-Seong 2001. "Decentralized Control with Input Compensation Form for Gantry Crane Systems" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering, 7(4): 281~287     
    7. 2003. "Anti-Swing Control Algorithm for the Automation of Overhead Crane" 照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 17(2): 49~57     
    8. 2004. "" KSME international journal, 18(8): 1306~1311     

 저자의 다른 논문

  • Hong, Keum-Shik (51)

    1. 1997 "컨테이너 크레인의 흔들림 제어 (Part II): 트롤리 주행속도 조절을 통한 진자운동의 제어" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 3 (2): 132~138    
    2. 1998 "가솔린 엔진/자동변속기 시스템의 객체지향형 모델" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 4 (4): 534~542    
    3. 1998 "터보과급기가 부착된 디젤엔진의 모듈화된 시뮬레이션 모델" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 4 (5): 680~688    
    4. 1998 "Macpherson형 현가장치의 새로운 모델링과 최적극배치 제어" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 4 (6): 713~721    
    5. 1999 "원료채집기의 제어: 모델링, 계수추정, 견실한 스미스 예측기의 설계" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 5 (8): 923~931    
    6. 1999 "기동하는 표적의 추적을 위한 연합형 가변차원 입력추정필터" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 5 (6): 764~776    
    7. 1999 "컨테이너 기중기의 제어 : 수정된 시간최적주행과 비선형 잔류흔들림 제어" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 5 (5): 630~639    
    8. 1999 "컨테이너 크레인의 실시간 제어 시뮬레이션" 제어·자동화·시스템공학회지 = ICASE magazine 5 (1): 27~34    
    9. 1999 "병렬형 공작기계의 조작성 해석: 기구부 최적설계에 적용" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 16 (11): 213~223    
    10. 1999 "비구동관절을 가진 기계시스템의 가진제어: 평균화해석을 통한 제어기의 설계" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 5 (4): 385~393    
  • 손성철 (1)

  • Lee, Man-Hyung (98)

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