Dynamic Control and Positioning of a Tower Crane with Trolley and Hoist Using LQR, LQG, and LQE Controllers

Dynamic Control and Positioning of a Tower Crane with Trolley and Hoist Using LQR, LQG, and LQE Controllers

Authors

  • Nathaly Salinas universidad Estatal Peninsula de Santa Elena

Keywords:

Tower Crane, Trolley, Hoist, LQR, LQG, LQE, MATLAB, 3D Simulation

Abstract

Tower cranes with trolley and hoist are widely used in the construction industry, especially in large construction projects, building erection, and assembly operations such as maintenance. These systems operate in discrete steps, allowing the trolley movement to be controlled via position sensors and actuators. The elevation and descent of the hoist can be equipped with encoders to verify position and speed. Being a nonlinear physical system with three degrees of freedom, they are of great interest to automation researchers due to their physical characteristics and complexity.

This article describes the design and implementation of a 3D animated simulator of a tower crane using MATLAB tools, which can be operated manually or automatically through control algorithms.

For the implementation of this project, comparisons will be made between the main implemented theme and state controllers "LQG and LQE", as they are suitable tools for the design of advanced control systems.

 

References

Juan Manuel Rubio Romero, José Miguel Simón Donaire, María del Carmen Rubio Gámez. Principales defectos en las instalaciones eléctricas de las grúas torre desmontables para obra. 2009.

José Quispe, Jose C. Chahuara Quispe, Guillermo Tejada Muñoz. Simulador animado de grúa torre para aplicaciones de investigación. 2014.

Jesús De Sebastián Sanz, Carlos M. Casado Sanchez, Antolín Lorenzana, Alfonso Poncela Mendez. Sistemas de control de vibraciones para grúas torre. 2009.

Diego Gamboa Araya, Erick Mata Abdelnour. Diseño de un tablero de control para el seguimiento del desempeño de una grúa torre en un proyecto de construcción. 2021.

I. Torres-Rodríguez, P. Huerta-González, J.J. Rodríguez-Rivas. Control de movimiento de una grúa viajera utilizando el control vectorial método indirecto de un motor de inducción. 2010.

Horacio Coral Enríquez, Santiago Pulido Guerrero. Reducción de balanceo en grúas torre mediante control de rechazo activo de perturbaciones resonantes en tiempo discreto. 2018.

Horacio Coral Enríquez, Santiago Pulido Guerrero. Atenuación de efectos pendulares en grúas-torre usando control por rechazo activo de perturbaciones en tiempo discreto con observador resonante. 2018.

Darío Fernando Fajardo Fajardo. Simulación de sistemas dinámicos mediante discretización en espacio de estados. 2010.

Carlos Andrés Álvarez Peláez, Laura Camila Rodríguez Peña, Mariana Ramírez Atehortúa, Rigoberto Maldonado Torres. Implementación de un algoritmo de control discreto en espacio de estado utilizando un filtro de Kalman. 2015.

Didier Giraldo Buitrago, Eduardo Giraldo Suárez. Control por realimentación de variables de estado usando un observador adaptativo de estados. 2007.

Efraín Alcorta García, David Alejandro Díaz Romero, Rodolfo Castillo Martínez, Luis Humberto Rodríguez Alfaro. Respuesta en frecuencia para sistemas en espacio de estados. 2023.

Cleonor Crescêncio das Neves, Renan Landau Paiva de Medeiros, Walter Barra Junior, Florindo Antônio de Carvalho Ayres Júnior, Felipe Kioshi Yoshino Yoshino, Adrian Eduardo Gonzalez Barreda. Experimental evaluation of Fuzzy controller performance applied in autonomous photovoltaic system. 2019.

M.E. Dott Nardo, Michela Nardo. Rational expectations and the quantification of survey data: a new approach based on Kalman Filter. 2000.

Ramon Pereiro Santin. Modelo multicuerpo optimizado para el análisis dinámico de estabilidad de grúas-torre. 2015.

Pardo Ruiz, Ricardo José. Comparación del filtro de Kalman, el algoritmo esperanza-maximización (EM) y el filtro de información para la estimación de modelos en representación espacio-estado. 2019.

Fernando Mesa, Rogelio Ospina, Germán Correa Vélez. Estimador de estado óptimo en tiempo discreto. 2022.

Alejandro Castaño-Hernández, Leopoldo Vite-Hernández. Seguimiento de trayectoria mediante un controlador basado en prealimentación, realimentación de estado y acción integral. 2022.

Maraví Pinto, Ronald Divio. Diseño de un controlador no lineal multivariable por realimentación de estado aplicado a un robot manipulador esférico de tres grados de libertad. 2005.

Efraín Alcorta García, David Alejandro Díaz Romero, Rodolfo Castillo Martínez, Luis Humberto Rodríguez Alfaro. Respuesta en frecuencia para sistemas en espacio de estados. 2023.

Jerónimo Iglesias Villalbos. Control de sistemas no lineales mediante realimentación del estado. 2002.

Olga Lucía Roa Bohórquez, Gloria Amparo Contreras Gelves, Laura Victoria Medina Sánchez, Hector Vega. Modelado matemático, simulación, análisis y control de un sistema hidráulico interactivo-tres tanques en serie. 2018.

Luis Eduardo García Jaimes, David Piedrahita Flórez. Diseño de un controlador lineal cuadrático gaussiano y un controlador autosintonizado por asignación de polos para el control del voltaje de un generador CD. 2020.

Hugo Olmo Sáez. Análisis de estructuras articuladas con efectos de segundo orden. 2011.

Héctor P. Jaramillo Loor, Federico Camacho Brausendorff. Diseño y modelado virtual de una grúa-torre fija con pluma horizontal giratoria. 2013.

Gerardo Bonilla Mota, Elizabeth Guevara-Gutiérrez. Modelado y control de una grúa móvil con tres grados de libertad. 2020.

Edwin Villarreal López, Daniel Alejandro Arango, David Leonardo Moreno. Prototipo para el control y ubicación de artículos en inventarios por medio de un carro grúa. 2012.

Carmen Lafuente. Grúas, polipastos y manipuladores: una apuesta doble: ergonomía y seguridad. 2001.

Nuria Aja Rábago, Esperanza Álvarez Miranda, Jaime González Garzón, Emilio Rodrigo, Emilio Jesús Pariente Rodrigo. Manejo de grúas en centros de atención a personas dependientes: relación entre accidentes y formación de los profesionales. 2017.

Downloads

Published

2024-09-10

How to Cite

Dynamic Control and Positioning of a Tower Crane with Trolley and Hoist Using LQR, LQG, and LQE Controllers. (2024). EcoSur: Innovation, Technology and Sustainable Development of Latin America, 1(06), 41-58. https://doi.org/10.61582/gq3gbr05

How to Cite

Dynamic Control and Positioning of a Tower Crane with Trolley and Hoist Using LQR, LQG, and LQE Controllers. (2024). EcoSur: Innovation, Technology and Sustainable Development of Latin America, 1(06), 41-58. https://doi.org/10.61582/gq3gbr05
Loading...