自动升降脚手架多点提升同步性研究

摘要

液压步进式脚手架是一种新型的建筑施工装备。随着我国经济建设的高速发展，城市建设规模的不断扩大，高层、超高层建筑越来越多，自动升降脚手架的用量需求与日俱增。传统的液压步进式脚手架的同步系统采用简单的同步缸进行控制，同步精度较低且设备可扩展性不足。
　　 本文在查阅大量资料的基础上，对现有的脚手架体系进行深入分析，结合武汉明政外脚手架建筑工程有限公司脚手架改造工程项目，对原有液压同步系统进行了改进，设计了一套带位置反馈功能的电液比例控制系统，大大提高了同步精度，其中控制系统采用模糊自适应PID控制器，使脚手架能够满足不同载荷情况下的脚手架同步升降。
　　 论文主要研究内容包括：
　　 1、阐述了液压同步控制的国内外发展概况，简述了步进式脚手架液压同步控制系统需要解决的关键技术问题，提出了本课题的研究内容及完成论文所要进行的研究工作。
　　 2、液压系统总体设计。详细介绍了升降系统原理方案的选择和设计，先后进行了液压缸的设计、液压系统的拟定、液压元件的选择、系统的验算等工作。
　　 3、针对脚手架液压系统的特点，使用AMESim软件工具，建立了升降系统及其负载的仿真模型，对模型中各个参数的值进行了选择和确定，并对其进行了动态仿真。最后结合试验数据，对系统进行了分析。结果表明，采用位置反馈控制的升降系统可实时对脚手架的升降位移进行控制。
　　 4、控制系统的设计。针对脚手架实际负载具有时变性这一问题，选择了模糊自适应PID控制策略，首先介绍了其原理和对系统控制的影响，然后采用AMESim和MATLAB/Simulink联合仿真的方式，建立了控制系统的仿真模型，并分析了仿真结果，结果表明模糊自适应PID控制比较好的克服了时变载荷对同步性的影响，达到了较高的同步精度。
　　 本课题所设计的步进式脚手架液压同步控制系统同步性较高，操作简单，可扩展性强，能满足新形势下的建筑脚手架施工需要，具有广阔的市场前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的提出

1.2液压同步控制的发展

1.3液压同步控制系统及控制策略

1.3.1液压系统开环同步控制回路

1.3.2液压闭环同步控制

1.4本课题研究的内容及意义

第二章液压步进式自动升降脚手架液压系统设计

2.1脚手架液压系统整体设计

2.2液压系统主要元件的选型设计

2.2.1单个提升点工作油路元件的计算机选择

2.2.2主油路元件的计算机选择

2.2.3电磁换向阀的选型

2.2.4油箱的设计

2.3升降油缸的速度校核

2.4传感器的选型

2.5本章小结

第三章液压步进式脚手架电液控制系统建模及仿真

3.1液压步进式脚手架电液控制系统简化模型

3.2仿真环境介绍

3.2.1 AMESim的基本特性

3.2.2 AMESim在液压系统中的应用

3.3电液控制系统AMESim建模

3.3.1比例换向阀模型

3.3.2升降油缸及负载简化模型

3.3.3电液控制系统模型

3.4升降油缸电液位置控制系统建模与仿真

3.5本章小结

第四章脚手架液压同步系统的控制策略及仿真

4.1电液比例控制系统的PID控制

4.1.1 PID控制器的基本原理

4.1.2 AMESim和Simulink联合仿真

4.1.3升降系统PID同步控制仿真

4.2步进式脚手架液压系统的模糊自适应PID控制

4.2.1模糊控制原理

4.2.2模糊自适应PID控制器设计

4.2.3模糊控制器输入输出变量的选取

4.2.4精确量的模糊化

4.2.5模糊控制规则的建立

4.2.6输出信息的模糊判决

4.3基于MATLAB的模糊自适应PID控制器设计

4.3.1建立FIS主框架

4.3.2隶属度函数的确定

4.3.3控制规则编辑

4.3.4控制规则观察

4.3.5控制曲面观察

4.4脚手架整体同步控制系统的建模与仿真

4.3.1双缸系统模型的建立及同步性分析

4.4.2时变载荷下八缸系统系统模型的建立及同步性分析

4.5本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文