铝锭伺服堆垛机XZ轴及旋转运动速度特性分析

摘要

随着电解铝工业的发展，对铝锭连铸机设备的自动化程度提出了越来越高的要求。堆垛机是铝锭连铸机设备中的关键部件，对其进行各方面的研究，能够提高铝锭连铸机的生产效率。本文基于堆垛机由于路径、速度规划的不合理而造成的损伤，对其路径进行规划，并对速度特性进行分析，最后达到优化的目的。
　　首先，本文对堆垛机结构进行运动分析，在分析的基础上进行轨迹规划，通过三次样条插值法确定出一条合理的运行轨迹。确定了堆垛机机械手抓取铝锭后提升的高度，行走的路程，以及放锭时下降的高度。
　　其次，通过之前所规划好的轨迹，再进一步进行运动分析。分别对伺服电机的几类加减速曲线（梯形加减速、指数型加减速、S型加减速曲线）进行比较，针对它们各自的优点和不足，提出了三角函数加减速曲线，并且将其用MATLAB进行仿真验证，运用在伺服电机的调速上。
　　在电机的数学模型的基础上，建立了伺服控制系统的模型，用Simulink进行了仿真验证，调节参数使其具有更好的响应性。采用Solidworks建立了堆垛机的三维简化模型，并且导入ADAMS中，设置好其仿真环境，并与之前建立好的伺服控制系统模型相结合，形成机电联合仿真。
　　最后，通过机电联合仿真模型，依据堆垛机的工作要求，已经规划好的运行轨迹，以及速度和时间的分配，得到了运动学和动力学的仿真结果。可以看出优化结果是合理的，速度特性曲线也具有一定的可行性。