施建軍自由度水泥泵車柔性臂動力學建模與仿真doc

1、第1頁共8頁六自由度水泥泵車柔性臂動力學建模與仿真六自由度水泥泵車柔性臂動力學建模與仿真施建軍西南科技大學蕭山教學點機電一體化技術(shù)專業(yè)12秋級高升?！菊俊菊恳运嗖剂蠙C械、隧道噴漿機器人、噴漆機器人等為代表的一類施工裝卸機械臂系統(tǒng)，在現(xiàn)代化施工當中應(yīng)用廣泛。這類機械臂系統(tǒng)具有大型、重載、輕質(zhì)的特點，其運動既是空間大范圍的剛體運動與彈性變形的耦合，也是柔性多體動力學與管道流變動力學的耦合，是典型的多輸入、多輸出、高度非線性、多種物

2、理規(guī)律耦合的復雜系統(tǒng)。本文以混凝土泵車的液壓柔性臂架為研究對象，針對以上特點，對于如下幾點進行了研究與嘗試。(1)泵車液壓柔性臂架的柔性多體動力學分析在對臂架結(jié)構(gòu)進行動力學分析與控制方法的研究時，過去大多將其作為多剛體系統(tǒng)來處理，而實際上，泵車的各節(jié)布料臂較長，工作過程中，臂架在油缸的沖擊載荷作用下會發(fā)生振動，臂架的彈性變形較大，臂架機構(gòu)振動位移對作業(yè)質(zhì)量影響很大。因此，采用剛性模型來處理，會帶來一定的偏差，影響控制精度。本文通過考慮臂

3、架的彈性變形，將其作為柔性臂來處理，采用柔性多體系統(tǒng)動力學，建立了布料機構(gòu)的動力學模型。(2)臂架系統(tǒng)的控制方案設(shè)計目前泵車的布料機構(gòu)基本為由回轉(zhuǎn)機構(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)開鏈機構(gòu)。盡管其具有機動、靈活、高效等特點，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)動系統(tǒng)的激勵下，運行時伴隨管道內(nèi)的流體輸送，產(chǎn)生巨大的慣性力，使系統(tǒng)產(chǎn)生強烈的振動，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)計了控制方案。(3)臂架系統(tǒng)完備動力學建?？紤]到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、驅(qū)動、控制各部分相互耦合的特性，采用了完備的動力學建模方法，獲得系統(tǒng)的完備閉環(huán)方程，并采用MEBDFDAE求解器對四節(jié)臂臂架系統(tǒng)進行了數(shù)值仿真?！娟P(guān)鍵詞】【關(guān)鍵詞】柔性多體系統(tǒng)驅(qū)動控制系統(tǒng)動力學分析第3頁共8頁引言水泥泵車的臂架系統(tǒng)是一個典型的柔性多體系統(tǒng)，如何對臂架實

5、現(xiàn)自動控制，以期提高安全性可靠性引起了國內(nèi)外許多學者的重視.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)沒有考慮到柔性變形對整個系統(tǒng)動態(tài)特性的影響.而在實際的澆注過程中，臂桿的變形十分明顯，為了準確控制末端軌跡，這方面的研究是不容忽視的。一、水泥泵車的發(fā)展概況及特點一、水泥泵車的發(fā)展概況及特點水泥泵車的發(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，提高混凝土泵的機動性，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，更加靈活機動。同時，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)及其控制近年來我國公路建設(shè)發(fā)展迅速橋梁的數(shù)量也急劇增大由于橋梁建設(shè)中對橋面排水和防水的研究沒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)上對防水層損壞原因進

7、行了深入分析對設(shè)防水層的橋面鋪裝結(jié)構(gòu)進行了力學計算分析通過室內(nèi)外試驗進行了橋面防水的技術(shù)研究解決該功能層的材料選擇、試驗途徑及施工質(zhì)量控制問題為寧連高等級公路大修工程等的橋面改造專項提供技術(shù)指導和技術(shù)服務(wù)。本文的主要研究內(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)力學計算