Машинное зрение как инструмент оценки эффективности системы управления электроприводом мостового крана

Авторы

  • Седогин Михаил Александрович Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова» (БГТУ им. В.Г. Шухова), г. Белгород
  • Лимаров Александр Игоревич Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова» (БГТУ им. В.Г. Шухова), г. Белгород

DOI:

https://doi.org/10.34031/ES.2025.4.09

Ключевые слова:

электропривод мостового крана, пространственные колебания груза, микроэлектромеханические системы (МЭМС), система машинного зрения, комбинированная система оценки эффективности системы гашения колебаний

Аннотация

В работе исследуются возможности системы машинного зрения в качестве вспомогательного инструмента для оценки эффективности работы системы управления электроприводом мостового крана. Анализируются недостатки моделирования систем гашения колебаний груза, приводится возможность тестирования данных систем на базе лабораторных макетов мостовых кранов. Предлагается метод оценки эффективности системы гашения колебаний на основе вычисления угла отклонения и амплитуды колебаний груза. Приводится способ определения угла отклонения груза при помощи микроэлектромеханических систем (МЭМС) с функциями акселерометра, описывается принцип их работы. Оценивается точность определения угла отклонения при помощи МЭМС, анализируются достоинства и недостатки данного метода. Оценивается возможность применения систем машинного зрения для определения угла отклонения груза, перемещаемого мостовым краном. Приводится алгоритм вычисления амплитуды колебаний груза с помощью использования системы машинного зрения на лабораторном стенде однобалочного мостового крана. Приводится алгоритм сравнения результатов определения угла отклонения груза при помощи МЭМС и системы машинного зрения. Предлагается комбинированная система оценки эффективности системы гашения колебаний перемещаемого мостовым краном груза на базе совместного использования МЭМС и системы машинного зрения.

Библиографические ссылки

[ГОСТ Р 7.0.5-2008]

1. Рыжих Т.А., Жучков М.Л., Польшин А.А., Тихонов А.А. Исследование классификации мостовых кранов / // Высокие технологии в строительном комплексе. – 2021. – № 1. – С. 104-109.
EDN: SWUDGL (https://elibrary.ru/swudgl)

2. Подвальный С.Л., Калтырина А.А., Васильев Е.М. Синергетическая система нечёткого управления подвешенным грузом // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2022. – Т. 18, № 3. – С. 7-17.
EDN: GHJABP (https://elibrary.ru/ghjabp).
DOI: https://doi.org/10.36622/VSTU.2022.18.3.001

3. Корытов М.С., Шершнева Е.О., Абдулаева О.В. Способы приближения фактической траектории перемещения груза мостовым краном к требуемой // Строительные и дорожные машины. – 2021. – № 8. – С. 27-33.
EDN: PLLHZI (https://elibrary.ru/pllhzi)

4. Федорещенко Н.В. Гашение колебаний груза подъемно-транспортных механизмов // iPolytech Journal. – 2023. – Т. 27, № 1. – С. 61-73.
EDN: VONGTE (https://elibrary.ru/vongte).
DOI: https://doi.org/10.21285/1814-3520-2023-1-61-73

5. Антипов А.С., Ткачева О.С. Робастное управление ходовой тележкой однобалочного мостового крана при действии несогласованных возмущений и при неполных измерениях // Управление большими системами: сборник трудов. – 2023. – № 105. – С. 41-64.
EDN: XNAQUV (https://elibrary.ru/xnaquv).
DOI: https://doi.org/10.25728/ubs.2023.105.3

6. Аксаментов Д.Н. Исследование адаптивного закона управления мостовым краном на его макете // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2022. – № 2. – С. 47-57.
EDN: FIEVXO (https://elibrary.ru/fievxo).
DOI: https://doi.org/10.17588/2072-2672.2022.2.047-057

7. Бажутин Д.В., Павлыш В.Н. Оценка амплитуды остаточных колебаний груза в автоматизированных крановых установках в условиях неточного определения длины подвеса // Проблемы искусственного интеллекта. – 2025. – № 2. – С. 106-115.
EDN: SWYYDO (https://elibrary.ru/swyydo).
DOI: https://doi.org/10.24412/2413-7383-2025-2-37-106-115

8. Солдатенков А.С., Малышева А.Д., Седогин М.А. Особенности применения системы машинного зрения для управления электроприводом мостового крана // Энергетические системы. – 2024. – № 4. – С. 50-57.
EDN: UKDRLY (https://elibrary.ru/ukdrly).
DOI: https://doi.org/10.34031/ES.2024.4.005

9. Корытов М.С., Щербаков В.С., Беляков В.Е., Зубарь А.В. Экспериментальные исследования колебаний груза при перемещении грузоподъёмного крана ДЭК-251 // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. – 2021. – № 3. – С. 217-226.
EDN: OCFDUP (https://elibrary.ru/ocfdup).
DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920-2021-07-03-217-226

10. Прохорцов А.В., Минина О.В. Обзор высокоточных акселерометров российских производителей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2019. – № 10. – С. 301-305.
EDN: QXAGNA (https://elibrary.ru/qxagna)

11. Жмудь В.А., Кузнецов К.А., Кондратьев Н.О., Трубин В.Г., Трубин М.В. Акселерометр и гироскоп MPU6050: первое включение на STM32 и исследование показаний в статике // Автоматика и программная инженерия. – 2018. – № 3(25). – С. 9-22.
EDN: YALYRF (https://elibrary.ru/yalyrf)

12. Ивойлов А.Ю. О применении МЭМС-датчиков при разработке системы автоматической стабилизации двухколесного робота // Сборник научных трудов Новосибирского государственного технического университета. – 2017. – № 3(89). – С. 32-51.
EDN: YLSUWO (https://elibrary.ru/ylsuwo).
DOI: https://doi.org/10.17212/2307-6879-2017-3-32-51


[References, APA (7th ed.)]

1. Ryzhih, T. A., Zhuchkov, M. L., Pol'shin, A. A. & Tihonov, A. A. (2021). Study of regularities of electric hoist operation and its classification in modern production. Vysokie tehnologii v stroitel'nom komplekse, 1, 104-109.

2. Podval`ny, S. L., Kaltyrina, A. A., & Vasil`ev, E. M. (2022). Synergic system of fuzzy control for suspended load. Bulletin of Voronezh State Technical University, 18(3), 7-17. https://doi.org/10.36622/vstu.2022.18.3.001.

3. Korytov, M. S., Shershneva, E. O., & Abdulaeva, O. V. (2021). Analysis methods approach the actual path of the overhead crane to load required. Stroitel'nye i dorozhnye mashiny, 8, 27-33.

4. Fedoreshchenko, N. V. (2023). Damping of oscillations of load lifted by handling equipment. iPolytech Journal, 27(1), 61-73. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2023-1-61-73.

5. Antipov, A .S., Tkacheva, O. S. (2023). Robust control of the trolley of a single girder overhead crane under the action of unmatched perturbations and incomplete measurement. Large-scale systems control, 105, 41–64. https://doi.org/10.25728/ubs.2023.105.3.

6. Aksamentov, D. N. (2022). Study of adaptive control law of overhead crane using its model. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo jenergeticheskogo universiteta, 2, 47-57. https://doi.org/10.17588/2072-2672.2022.2.047-057

7. Bazhutin, D. V., & Pavlysh, V. N. (2025). Estimation of residual payload swing amplitude for automated crane units subjected to inaccurate cable length value. Problems of Artificial Intelligence, 2, 106-115. https://doi.org/10.24412/2413-7383-2025-2-37-106-115.

8. Soldatenkov, А. S., Malysheva, А. D., & Sedogin, М. A. (2024). Features of application of machine vision system for controlling electrical drive of overhead crane. Energy Systems, 4, 50–57. https://doi.org/10.34031/es.2024.4.005

9. Korytov, M. S., Sherbakov, V. S., Belyakov, V. E. & Zubar, A. V. (2021). Experimental studies of load vibrations when moving the dec-251 loading crane. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta, 3, 217-226. https://doi.org/10.22281/2413-9920-2021-07-03-217-226.

10. Prokhortsov, A. V., & Minina, O. V. (2019). Overview of high-precision accelerometers of Russian manufacturers. Izvestiya Tul`skogo gosudarstvennogo universiteta. Texnicheskie nauki, 10, 301-305.

11. Zhmud, V. A., Kuznetsov, K. A., Kondratyev, N. O., Trubin, V. G. & Trubin M.V . (2018). Akselerometr i giroskop MPU6050: pervoe vklyuchenie na STM32 i issledovanie pokazanij v statike [Accelerometer and Gyroscope MPU6050: the First Inclusion on STM32 and the Study of its Indications in Statics]. Avtomatika i programmnaya inzheneriya, 3(25), 9-22.

12. Ivoilov A.Yu. (2017). About the application of MEMS Sensors in the development of two-wheeled robot Automatic stabilization system. Transaction of Scientific Papers of the Novosibirsk State Technical University, 3(89), 32-51. https://doi.org/10.17212/2307-6879-2017-3-32-51.

Загрузки

Опубликован

30.12.2025

Как цитировать

Седогин, М., & Александр, Л. (2025). Машинное зрение как инструмент оценки эффективности системы управления электроприводом мостового крана. Энергетические системы, 10(4), 79–85. https://doi.org/10.34031/ES.2025.4.09

Выпуск

Том 10 № 4 (2025): Энергетические системы

Раздел

Основной выпуск

Категории

URN

https://urn.issn.orgurn:issn:2782-3989es2025vol10i4pp79-85

Лицензия

Copyright (c) 2025 Седогин Михаил Александрович, Лимаров Александр Игоревич

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.