施建軍自由度水泥泵車柔性臂動(dòng)力學(xué)建模與仿真doc

1、第1頁(yè)共8頁(yè)六自由度水泥泵車柔性臂動(dòng)力學(xué)建模與仿真六自由度水泥泵車柔性臂動(dòng)力學(xué)建模與仿真施建軍西南科技大學(xué)蕭山教學(xué)點(diǎn)機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)12秋級(jí)高升?！菊俊菊恳运嗖剂蠙C(jī)械、隧道噴漿機(jī)器人、噴漆機(jī)器人等為代表的一類施工裝卸機(jī)械臂系統(tǒng)，在現(xiàn)代化施工當(dāng)中應(yīng)用廣泛。這類機(jī)械臂系統(tǒng)具有大型、重載、輕質(zhì)的特點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)既是空間大范圍的剛體運(yùn)動(dòng)與彈性變形的耦合，也是柔性多體動(dòng)力學(xué)與管道流變動(dòng)力學(xué)的耦合，是典型的多輸入、多輸出、高度非線性、多種物

2、理規(guī)律耦合的復(fù)雜系統(tǒng)。本文以混凝土泵車的液壓柔性臂架為研究對(duì)象，針對(duì)以上特點(diǎn)，對(duì)于如下幾點(diǎn)進(jìn)行了研究與嘗試。(1)泵車液壓柔性臂架的柔性多體動(dòng)力學(xué)分析在對(duì)臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析與控制方法的研究時(shí)，過(guò)去大多將其作為多剛體系統(tǒng)來(lái)處理，而實(shí)際上，泵車的各節(jié)布料臂較長(zhǎng)，工作過(guò)程中，臂架在油缸的沖擊載荷作用下會(huì)發(fā)生振動(dòng)，臂架的彈性變形較大，臂架機(jī)構(gòu)振動(dòng)位移對(duì)作業(yè)質(zhì)量影響很大。因此，采用剛性模型來(lái)處理，會(huì)帶來(lái)一定的偏差，影響控制精度。本文通過(guò)考慮臂

3、架的彈性變形，將其作為柔性臂來(lái)處理，采用柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，建立了布料機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型。(2)臂架系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì)目前泵車的布料機(jī)構(gòu)基本為由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、多節(jié)臂桿、輸送料管、液壓缸和支撐連桿等部分組成的串聯(lián)開(kāi)鏈機(jī)構(gòu)。盡管其具有機(jī)動(dòng)、靈活、高效等特點(diǎn)，然而由于臂架系統(tǒng)屬于輕質(zhì)、大型、重載的柔性臂系統(tǒng)，大范圍作業(yè)常需人工輔助操作，部件在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的激勵(lì)下，運(yùn)行時(shí)伴隨管道內(nèi)的流體輸送，產(chǎn)生巨大的慣性力，使系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，影響布料臂系統(tǒng)姿態(tài)的穩(wěn)

4、定性及定向精度，并伴隨著結(jié)構(gòu)過(guò)早疲勞破壞。因此，臂架布料軌跡的控制顯得十分必要。本文由此采用了PD控制的方法，設(shè)計(jì)了控制方案。(3)臂架系統(tǒng)完備動(dòng)力學(xué)建模考慮到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)、控制各部分相互耦合的特性，采用了完備的動(dòng)力學(xué)建模方法，獲得系統(tǒng)的完備閉環(huán)方程，并采用MEBDFDAE求解器對(duì)四節(jié)臂臂架系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值仿真?！娟P(guān)鍵詞】【關(guān)鍵詞】柔性多體系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析第3頁(yè)共8頁(yè)引言水泥泵車的臂架系統(tǒng)是一個(gè)典型的柔性多體系統(tǒng)，如何對(duì)臂架實(shí)

5、現(xiàn)自動(dòng)控制，以期提高安全性可靠性引起了國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者的重視.研究方法通常為有限元法.軌跡規(guī)劃法和智能優(yōu)等.但是這些研究大都局限于臂桿的剛性范圍內(nèi)沒(méi)有考慮到柔性變形對(duì)整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響.而在實(shí)際的澆注過(guò)程中，臂桿的變形十分明顯，為了準(zhǔn)確控制末端軌跡，這方面的研究是不容忽視的。一、水泥泵車的發(fā)展概況及特點(diǎn)一、水泥泵車的發(fā)展概況及特點(diǎn)水泥泵車的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀混凝土泵的發(fā)展已有９０多年歷史，為了滿足施工的需要，提高混凝土泵的機(jī)動(dòng)性，６０年代

6、中期才研制出車載式混凝土泵，使混凝土泵由固定式發(fā)展成車載式，更加靈活機(jī)動(dòng)。同時(shí)，考慮到混凝土澆注布料的方便，在車載式混凝土泵上設(shè)計(jì)了可以回轉(zhuǎn)變幅二、水泥二、水泥柔性臂系統(tǒng)及其控制柔性臂系統(tǒng)及其控制近年來(lái)我國(guó)公路建設(shè)發(fā)展迅速橋梁的數(shù)量也急劇增大由于橋梁建設(shè)中對(duì)橋面排水和防水的研究沒(méi)有引起足夠的重視由此引起許多鋪裝層出現(xiàn)早期損壞現(xiàn)象影響了橋梁行車使用性能和混凝土的耐久性。本文在調(diào)查橋面鋪裝和防水層出現(xiàn)的主要病害現(xiàn)象的基礎(chǔ)上對(duì)防水層損壞原因進(jìn)

7、行了深入分析對(duì)設(shè)防水層的橋面鋪裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了力學(xué)計(jì)算分析通過(guò)室內(nèi)外試驗(yàn)進(jìn)行了橋面防水的技術(shù)研究解決該功能層的材料選擇、試驗(yàn)途徑及施工質(zhì)量控制問(wèn)題為寧連高等級(jí)公路大修工程等的橋面改造專項(xiàng)提供技術(shù)指導(dǎo)和技術(shù)服務(wù)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1、調(diào)查橋面防水層的現(xiàn)狀分析橋面鋪裝層破壞原因及防水層設(shè)計(jì)要求。橋面鋪裝早期損壞己引起廣大技術(shù)工作人員關(guān)注通過(guò)病害調(diào)查、損壞原因分析闡述設(shè)置橋面防水(粘結(jié))層的重要性。2、設(shè)防水層的混凝土橋橋面鋪裝結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算