大型精密装备运输车中车身协调控制研究

摘要

大型精密装备结构复杂，需要不同地域的公司合作完成制造。在各个公司完成各部分部件生产后，需要将各个部件运输到组装现场进行组装，同时大型精密装备在不同地点作业时也需转场运输。大型精密装备主要通过公路运输，运输过程中需要根据路况来调节中车身高度通过不同路障，在升降过程中需要保证大型精密装备不能出现侧倾与翻转状况，保证装备安全。因此大型精密装备运输车在运输过程中的车身协调动作的控制逐渐成为大型精密装备运输车所需研究的关键问题之一。　　本文首先对大型精密装备运输车结构分析，对可调式伸缩翻转机构和中车身升降机构运动学和动力学建模研究。中车身升降机构运动学建模采用空间坐标变换法建模，采用拉格朗日法和虚功原理相结合计算得到各个升降液压缸驱动力，且结合ADAMS进行运动学和动力学仿真研究。　　然后对中车身液压系统设计，采用负载敏感变量泵结合恒压控制模块作为泵源，对于存在负载力变化的升降机构和翻转机构采用电液比例多路阀控制，对于恒定力负载的伸缩机构采用电液比例换向阀控制。对关键液压元件和部分系统进行数学建模，对液压系统进行深入研究。中车架升降机构分别采用普通PID和模糊PID进行协调升降电液联合仿真研究，同时可调式伸缩翻转机构采用交叉耦合同步控制策略结合PID和模糊PID控制算法对同步控制进行电液联合仿真研究。通过仿真发现模糊PID具有较好的控制性能。　　最终在实际试验时中车身升降机构采用模糊PID控制算法和可调式扩展机构采用交叉耦合同步控制策略和模糊PID控制算法相结合的控制过程进行试验。通过试验结果得出采用模糊PID控制可以使大型精密装备运输车中车身得到较好的协调控制效果，满足大型精密装备运输过程安全要求。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 大型精密装备运输车国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3.1 大型精密在装备运输车协调控制技术概述

1.3.2 大型精密装备运输车协调控制技术研究现状

1.4 课题主要研究内容

1.4.1 论文研究内容

1.4.2 课题研究技术路线

1.5 课题来源

第2章 中车身运动学与动力学建模

2.1 中车身结构

2.1.1 中车身整体结构

2.1.2 可调式伸缩翻转机构结构

2.1.3 中车身升降机机构结构

2.1.4 中车架机构自由度分析

2.2 可调式伸缩翻转机构数学建模

2.2.1 可调式伸缩翻转机构运动学数学建模

2.2.2 可调式伸缩翻转机构动力学数学建模

2.3 中车身升降机构数学建模

2.3.1 中车架升降机构的位姿描述与坐标变换

2.3.2 中车身升降机构运动学数学建模

2.3.2 中车身升降机构动力学数学建模

2.4 基于ADAMS的运动学和动力学仿真

2.4 本章小结

第3章 中车身液压控制系统设计与分析

3.1.1 保压控制策略选取

3.1.2 同步控制策略选取

3.2 中车身液压系统设计

3.2.1 液压泵选取

3.2.2 液压换向阀选取

3.2.3 中车身液压系统

3.3 中车身液压系统数学模型

3.3.1 变量泵负载敏感调节数学模型

3.3.2 多路阀压力补偿调节数学模型

3.3.3 电液比例阀控缸数学模型

3.4 本章小结

第4章 中车身协调控制算法与仿真

4.1 中车身协调控制算法与仿真方式概述

4.2 常规PID和模糊自适应PID控制算法研究

4.2.1 常规PID控制算法

4.2.2 模糊自适应PID控制算法

4.2.3 基于MATLAB的模糊PID控制器设计

4.3 关键液压元件AMESim建模

4.3.1 变量泵AMESim模型

4.3.2 负载敏感多路阀AMESim模型

4.4 中车架升降机构协调控制仿真研究

4.4.1 AMESim液压缸非线性力信号控制实现

4.4.2 AMESim与MATLAB联合接口设置

4.4.3 AMESim中升降机构液压系统模型

4.4.4 升降机构MATLAB控制框图

4.4.5 升降机构液压系统仿真结果

4.5 可调式伸缩翻转机构仿真研究

4.5.1 可调式伸缩机构仿真研究

4.5.2 可调式翻转机构仿真研究

4.6 本章小结

第5章 中车身协调控制试验研究

5.1 试验目的与试验研究内容

5.2 试验控制系统及仪器

5.2.1 控制系统结构组成

5.2.2 关键试验仪器

5.3 试验过程

5.3.1 试验前检查工作

5.3.2 试验阶段

5.4 试验结果研究分析

5.4.1 可调式伸缩翻转机构试验

5.4.2 中车架升降协调控制试验研究

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢