泵车臂架系统的随动控制策略及其仿真分析

摘要

混凝土泵车是集混凝土输送、浇灌于一体的工程机械,是建筑施工领域不可或缺的高效浇筑施工设备,为进一步提高技术经济效益,对泵车性能也不断提出新的要求,其中泵车臂架系统的智能控制技术(包括臂架智能控制、臂架末端布料软管自动控制、臂架系统移动轨迹规划等)更是成为泵车行业诸多正在研发中的一项重点技术。
　　本文在阐述臂架系统智能控制技术的现状及其发展的基础上,根据泵车生产企业提出的臂架末端布料管在施工现场操作人员的牵引下朝某个任意方向移动时,整个臂架系统能够随之平稳移动的技术开发要求,提出了一种关于臂架系统的随动控制方案。该策略主要包括:(1)利用双轴重力加速计实时检测臂架末端移动方位,并依此对臂架的移动趋势进行预测;(2)对臂架布料机构期望移动轨迹的优化,为此提出了基于泵车稳定性,以臂架系统整体重心移动范围最小为目标的臂架移动轨迹规划的优化算法,并通过建立和求解受臂架多冗余度运动学方程约束的非线性优化目标函数确定了臂架各节臂移动的期望路径。为验证所提控制策略的可行性,构建了基于 Matlab、AMESim、Adams的臂架系统虚拟样机模型,通过对不同工况下的臂架系统的自动浇筑问题进行联合仿真分析,并与现有几种轨迹优化方案进行对比,验证了本文所提优化方案确能使臂架整体重心的移动范围最小。

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第一章 绪论

1.1 论文的研究背景

1.2 臂架系统的相关简介

1.3本论文的研究内容

第二章 臂架移动轨迹的优化

2.1臂架末端布料管倾斜方位的实时检测

2.2臂架移动轨迹的最优规划

2.3臂架回转机构旋转角度的确定

2.4约束最优化问题的相关简介

2.5基于Matlab的臂架轨迹优化仿真

2.6本章小结

第三章 臂架虚拟样机的建模

3.1基于Adams的臂架系统机械模型

3.2基于AMESim的臂架液压系统

3.3基于Matlab的臂架系统控制模型

3.4本章小结

第四章 基于Adams、AMESim、Matlab的臂架联合仿真

4.1联合仿真环境的建立

4.2联合仿真步骤

4.3联合仿真结果处理

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结

5.2研究展望

致谢

参考文献

附录1 Matlab臂架轨迹优化程序全文及说明

附录2 攻读硕士学位期间发表的论文