FACTA UNIVERSITATIS

Vol.2, No 4, 2004 pp. 335 - 343

MODELING OF BUCKET WHEEL EXCAVATOR:
THEORY AND EXPERIMENTAL RESULTS
Branislav Jevtović¹, Miroslav Mataušek²
¹Business School, Kosovo Polje-Blace,²Faculty of Electrical Engineering, Belgrade

Abstract. From the viewpoint of designing and tuning an efficient control system, the bucket wheel excavator is a very complex nonlinear plant. To satisfy stringent technical and economic demands the control system must be based on a hierarchical concept, including efficient solution of the basic control level as well as the higher control level. The higher control level must include predictive control, gain scheduling and reference calculations. To design and tune such a complex control system an extremely good nonlinear model of the plant is necessary. The problem of modeling bucket wheel excavator is considered in detail in this paper. First, the functional model is presented. Then, a complete mathematical model is developed. Two sensors, for circular and translator movement of the bucket wheel excavator, are designed and realized, in order to obtain adequate measurements. Free parameters in the mathematical model are obtained by identification. Simulation and experimental results presented here confirm that the nonlinear model obtained captures all the essential dynamic characteristics of the bucket wheel excavator.
Key Words: Modeling, Bucket Wheel Excavator, Sensors, Control System

MODELIRANJE ROTORNOG BAGERA – BAGERA GLODARA:
TEORIJA I EKSPERIMENTALNI REZULTATI Rotorni bageri – bageri glodari su, sa stanovišta projektovanja i podešavanja efikasnog sistema upravljanja, veoma kompleksni nelinearni objekti. U cilju zadovoljenja strogih tehničkih i ekonomskih eksploatacionih zahteva sistem upravljanja mora biti zasnovan na hijerarhiskom konceptu, uključujući efikasna rešenja kako na baznom, tako i na višem hijerarhijskom nivou upravljanja. Viši nivo upravljanja mora da sadrži prediktivno upravljanje, podešavanje parametara i odredjivanje reference. Da bi bilo moguće projektovati ovako kompleksan sistem upravljanja, neophodno je posedovati izuzetno dobar nelinearni model objekta upravljanja. U ovom radu će detaljno biti opisan problem modeliranja rotornih bagera – bagera glodara. Prvo će biti prezentovan funkcionalni model. Zatim, razvoj kompletnog matematičkog modela, kao i dva senzora, kružnog i translatornog kretanja, koji su razvijeni i realizovani u cilju dobijanja preciznih merenih veličina u veoma nepovoljnim uslovima rada – uopše posmatrano. Slobodni parametri matematičkog modela su dobijeni identifikacijom. Prezentovani rezultati simulacije i eksperimentalnih rezultata potvrdjuju da je razvijeni nelinearni model u toj meri zadovoljavajući – tj. da opisuje sve važnije dinamičke karakteristike bagera, da je konačno podešavanje parametara sistema upravljanja svedeno na minimalne izmene u odnosu na vrednosti dobijene u simulaciji.