Controllo robusto vincolato di carroponti mirato alla riduzione delle oscillazioni del carico

This thesis has the scope to propose a simple and economic solution to the gantry cranes control problem. As it will be seen later, gantry cranes are such complex systems because of their mathematic model and beacuse of the difficulties faced when dealing with the control problem. Commonly crane systems control problem requires the satisfaction of specifications such as the playload transition into the desired position by moving the cart, and simultaneously the playload oscillations minimization. The one proposed in this thesis is a one degree of freedom control technique. The dinamic output feedback controller is designed in order to grant not only closed loop stability and the exact playload positioning, but also the satisfaction of "a priori" fixed constraints on specific state variables (the control effort and the playload sway angle). The control effort is determined thanks to the measure of the playload position, implying money saving in terms of sensors. Its design requires adequate tools such as the Linear Matrix Inequalities and the invariant sets derived from the Lyapunov stability conditions. The numerical simulations also prove the proposed approach worthy.

Questa tesi si pone come obiettivo quello di proporre una soluzione semplice ed economica, al problema di controllo di carroponti. Come si vedrà in seguito, i carroponti sono dei sistemi molto complessi sia dal punto di vista del modello matematico, sia da un punto di vista di controllo di processo. Generalmente il problema di controllo di carroponti presenta, tra le specifiche più significative, lo spostamento del carico, tramite il moto del carrello, in una posizione desiderata e simultaneamente la minimizzazione delle oscillazioni del carico stesso. La tecnica di controllo presentata in questa tesi è ad 1 grado di libertà. Il controllore dinamico dall'uscita è progettato in modo tale da garantire non solo la stabilità a ciclo chiuso e il posizionamento esatto del carico ma anche il soddisfacimento di vincoli, fissati "a priori", su determinate variabili di stato (lo sforzo di controllo, l'angolo di oscillazione del carico). L'azione di controllo è determinata sulla base della sola misura del posizionamento del carrello comportando un notevole risparmio economico in termini di sensori. La realizzazione di tale azione di controllo richiede l'utilizzo di adeguati strumenti che sono appunto le disuguaglianze lineari matriciali (LMIs) e gli insiemi invarianti derivanti dalle condizioni di stabilità secondo Lyapunov. Le simulazioni effettuate confermano la validità dell' approccio proposto.