فهرست مطالب 1-............ فصل اول: مقدمه.. 11-1- پیشگفتار11-2- ضرورت طراحی کنترلکننده31-3- تاریخچه41-4- رویکرد به مسئله81-5- ساختار پایاننامه102-فصل دوم: مدلسازی و شبیهسازی جرثقیلهای حامل کانتینر در حضور اغتشاش باد.. 112-1- مقدمه112-2- مدلسازی سیستمهای مکانیکی112-3- مدلسازی جرثقیلهای حامل کانتینر132-4- مدلسازی باد182-5- شبیهسازی جرثقیل حامل کانتینر در حضور اغتشاش باد212-6- جمعبندی253-فصل سوم: کاهش و تضعیف اثر اغتشاش توسط کنترلکنندهی SDRE263-1- مقدمه263-2- خطیسازی توسعه یافته293-3- تنظیمکنندههای بهینه غیرخطی323-4- روشهای حل معادله ریکاتی وابسته به حالت (SDRE)383-5- کنترلکننده و رویتگر SDRE403-6- طراحی کنترلکننده در صورت عدم فراهم شدن شرایط لازم برای کنترل463-6-1- دینامیک مشتق ناپذیر463-6-2- وجود عوامل تاثیر گذاري که به حالات سیستم وابسته نیستند473-6-3- وجود عامل وابسته به حالتی که شرط دوم را نقض میکند493-6-4- متغیرهاي حالت ناپایدار و کنترلناپذیر و در عین حال کراندار503-6-5- غیرخطیگري در ورودي503-6-6- محدودیت حالتها513-7- جمعبندی564-فصل چهارم: کنترل تاب خوردن جرثقیل حامل کانتینر در حضور اغتشاش باد.. 574-1- مقدمه574-2- خطیکردن مدل و طراحی کنترلکنندهی خطی برای جرثقیل حامل کانتینر574-3- طراحی کنترلکنندهی SDRE برای جرثقیل حامل کانتینر594-4- جمعبندی695-............................................... فصل پنجم: نتایج و پیشنهادات.. 705-1- نتایج705-2- پیشنهادات71مراجع.. 72پیوست (1).. 75پیوست (2).. 76صفحه چکیده به زبان انگلیسی:.. 77 فهرست شکلها شکل 1‑1: جرثقیل حامل کانتینر.. 3شکل1‑2-طرح پیشنهادی در [5] برای کنترل حرکات پیچشی توسط دو واگن6شکل1‑3-مدل پیشنهادی کنترل تاب خوردن در[8].. 7شکل 1‑4- مدل ارایه شده صفحه لغزنده در[14].. 9شکل2‑1-مدل جرثقیل حامل کانتینر [14].. 13شکل2‑2: پاسخ سیستم حلقه بازجرثقیل باشتاب ارابهای صفر و بادپایه برابر (m/s)5/0.. 23شکل2‑3: پاسخ سیستم حلقه بازجرثقیل باشتاب ارابهای صفر و بادپایه برابر (m/s)5/0-.. 23شکل2‑4: پاسخ سیستم حلقه بازجرثقیل باشتاب ارابهای(m/s2)5 درثانیه اول و بادپایه (m/s)5/0.. 24شکل2‑5:پاسخ سیستم حلقه بازجرثقیل باشتاب ارابهای(m/s2)2درثانیه اول وبادپایه (m/s)5/0-.. 24شکل3‑1: پاسخ سیستم بدون ورودی کنترلی در حضور اغتشاش44شکل 3‑2: پاسخ سیستم و ورودی کنترلی پس از تکرار اول الگوریتم44شکل 3‑3: پاسخ سیستم و ورودی کنترلی پس از تکرار سوم الگوریتم45شکل4‑1: مقایسه پاسخ جرثقیل و ورودی کنترلی، با ارابه بدون شتاب در اغتشاش زون 1.. 63شکل 4‑2: مقایسه پاسخ جرثقیل و ورودی کنترلی، با ارابه شتابدار در اغتشاش زون 1.. 63شکل 4‑3: مقایسه پاسخ جرثقیل و ورودی کنترلی، با ارابه بدون شتاب در اغتشاش زون2.. 64شکل 4‑4: مقایسه پاسخ جرثقیل و ورودی کنترلی، با ارابه شتابدار در اغتشاش زون2.. 64شکل 4‑5: مقایسه پاسخ جرثقیل و ورودی کنترلی، با ارابه بدون شتاب در اغتشاش زون3.. 65شکل 4‑6: مقایسه پاسخ جرثقیل و ورودی کنترلی، با ارابه شتابدار در اغتشاش زون 3.. 65 شکل4‑7: مقایسه پاسخ جرثقیل و ورودی کنترلی، با ارابه بدون شتاب در اغتشاش زون4.. 66شکل 4‑8: مقایسه پاسخ جرثقیل و ورودی کنترلی، با ارابه شتابدار در اغتشاش زون 4.. 66شکل 4‑9: مقایسه پاسخ جرثقیل و ورودی کنترلی، با ارابه بدون شتاب در اغتشاش زون5.. 67شکل 4‑10: مقایسه پاسخ جرثقیل و ورودی کنترلی، با ارابه شتابدار در اغتشاش زون 5.. 67شکل 4‑11: حذف تاب خوردنهای جرثقیل با استفاده از کنترلکنندهی SDRE در یک مسیر در حضور اغتشاش باد.. 69 فهرست نشانههای اختصاری عنوانعلامت اختصاری موقعیت ارابه نسبت به مبدا مختصات در راستاي محور x (m)موقعیت ارابه نسبت به مبدا مختصات در راستاي محورy (m)طول کابلهاl (m)فاصلهي بین مرکز جرم کانتینر (Gc) و سکوی آن (GS) در راستای محور xxc (m)فاصلهي بین مرکز جرم کانتینر (Gc) و سکوی آن (GS) در راستای محور yزاویهي بین کابل و خط عمود بر راستاي exفاصلهي بین بالاي کانتینر تا مرکز جرم (Gc) آنh (m)فاصلهي بین مرکز جرم ارابه (Gt) و سکوی کانتینر (GS) در راستای محور xc (m)فاصلهي بین مرکز جرم ارابه (Gt) و سکوی کانتینر (GS) در راستای محور yd (m)جرم ارابهجرم سکوی کانتینرجرم کانتینر که شامل جرم لغزنده نیز میباشدبردار موقعیت مرکز جرم ارابه (Gt)بردار موقعیت مرکز جرم سکوي کانتینر (GS)بردار موقعیت مرکز جرم کانتینر (Gc)ارتفاع ارابهارتفاع سکوي کانتینرعرض کانتینرطول کانتینرشتاب جاذبهنیروي عمومی که به کانتینر توسط موتور در راستايxc وارد میشود 1- فصل اول: مقدمه 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[1] و ستوندار[2] 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[3] و جرثقیل لاستیک پلاستیکی ستون دار[4].جرثقیلهای ستوندار دارای یک ارابه[5] میباشند که به صورت افقی حرکت میکند. بار توسط یک کابل به ارابه وصل میگردد. طول این کابل به هنگام فرآیند بالاکشیدن بار[6] تغییر میکند. اغلب این دسته از جرثقیلها را به صورت یک پاندول ساده[7] 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 1‑1) نمونهای از این نوع جرثقیلها را نشان میدهد. در این کار به کنترل و مدلسازی این دسته از جرثقیلهای ستوندار میپردازیم.