登高平台作业车控制系统研究

摘要

登高平台作业车是用来举升工作人员及设备快速、准确的到达预定位置进行作业的专用车辆，广泛应用于市政建设、工程建设、港口、船舶等多个行业领域。随着作业幅度的不断扩大和作业高度的不断增高，工作平台能否实时、准确、稳定、可靠地保持水平状态，进而保证工作人员生命安全是评价其控制系统的重要性能指标。以下是本文对登高平台作业车控制系统研究的主要内容: 1.对于登高平台作业车的柔性臂架特性，本文运用柔性多体系统动力学理论对臂架系统建立数学模型，并代入拉格朗日方程进行求解和仿真，分析柔性臂架的弹性变形对工作平台的控制精度影响，为后续的工作平台自动调平控制研究奠定了基础。 2.根据调平系统的结构特点及工作原理，本文建立了调平机构的运动学方程和动力学方程，然后利用AMESim软件对登高平台作业车的臂架系统和调平系统建立仿真模型，并通过实验结果验证了该仿真模型的正确性，为调平系统的油路配置以及传统的控制方法进行改进和优化提供了验证平台。 3.由于调平系统存在时变非线性特征及调平比例阀的固有频率较低，制约了开环增益的进一步提高，使得传统控制方案取得调平精度较差，为确保工作平台稳定性的前提条件下，本文提出在液压回路中引入负载压力补偿器使调平阀控制电流-输出流量之间成正比且保持恒定;引入与工作状态相关的时变非线性补偿算法使调平阀输出流量-平台角速度控制增益之间的时变非线性关系变为线性关系;引入动臂角速度前馈补偿，提高系统响应速度，减小对动臂运动的跟踪误差。 4.本文基于GTBZ26S型登高平台作业车搭建了仿真模型和实验平台，通过对本文提出的不同控制策略在不同的工况下进行仿真和实验测试，所得到的仿真结果和实验结果与传统PID控制方法得到的结果进行了对比，达到本文期望的效果，满足作业过程的安全性、平稳性和准确性要求，验证了本文所提出控制策略的可行性及合理性。

目录

声明

致谢

摘要

1．1课题的研究背景

1．1．1登高平台作业车国内外发展现状

1．1．2工作平台调平控制研究现状

1．2课题的研究意义

1．3课题的研究内容

1．4本章小结

第2章登高平台作业车臂架系统数学模型及仿真

2．1臂架机构简介

2．2臂架系统数学模型

2．2．1柔性多体系统动力学简介

2．2．2臂架柔性多体系统数学模型建立

2．3臂架系统动力学方程推导

2．3．1拉格朗日方程简介

2．3．2柔性臂架总动能计算

2．3．3柔性臂架总势能计算

2．3．4柔性臂架广义力计算

2．3．5柔性多体动力学方程推导

2．4臂架系统动力学仿真分析

2．5本章小结

第3章登高平台作业车调平系统数学模型及仿真

3．1调平机构的数学模型

3．1．1调平机构简介

3．1．2调平机构数学模型的建立

3．2登高平台作业车的仿真模型

3．2．1 AMESim仿真软件简介

3．2．2 AMESim机构模型建立

3．2．3 AMESim液压系统模型建立

3．3仿真分析

3．4本章小结

第4章登高平台作业车调平系统油路改进及控制策略研究

4．1 PID控制策略理论

4．2调平系统油路改进措施

4．2．1负载压力补偿器工作原理

4．2．2仿真分析

4．3基于非线性补偿算法的控制策略研究

4．3．1非线性补偿算法模型的建立

4．3．2仿真分析

4．4基于前馈补偿和非线性补偿算法的控制策略研究

4．5不同的改进方案在不同的工况下仿真分析

4．6本章小结

第5章登高平台作业车控制方法实验研究

5．1登高平台作业车实验平台介绍

5．2登高平台作业车实验方案

5．3登高平台作业车实验测试及数据分析

5．3．1引入负载压力补偿器的PID控制测试

5．3．2基于非线性补偿算法的PID控制测试

5．3．3基于前馈补偿和非线性补偿算法的PID控制测试

5．3．4实验结果分析

5．4相同工况下仿真与实验结果对比分析

5．5本章小结

6．1总结

6．2展望

参考文献