混凝土泵車液壓柔性臂架動(dòng)力學(xué)分析與控制.pdf

1、以混凝土布料機(jī)械、隧道噴漿機(jī)器人、噴漆機(jī)器人等為代表的一類施工裝卸機(jī)械臂系統(tǒng)，在現(xiàn)代化施工當(dāng)中應(yīng)用廣泛。這類機(jī)械臂系統(tǒng)具有大型、重載、輕質(zhì)的特點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)既是空間大范圍的剛體運(yùn)動(dòng)與彈性變形的耦合，也是柔性多體動(dòng)力學(xué)與管道流變動(dòng)力學(xué)的耦合，是典型的多輸入、多輸出、高度非線性、多種物理規(guī)律耦合的復(fù)雜系統(tǒng)。 本文以混凝土泵車的液壓柔性臂架為研究對(duì)象，針對(duì)以上特點(diǎn)，對(duì)于如下幾點(diǎn)進(jìn)行了研究與嘗試。 (1)泵車液壓柔性臂架的柔性多體動(dòng)

2、力學(xué)分析在對(duì)臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析與控制方法的研究時(shí)，過去大多將其作為多剛體系統(tǒng)來處理，而實(shí)際上，泵車的各節(jié)布料臂較長(zhǎng)，工作過程中，臂架在油缸的沖擊載荷作用下會(huì)發(fā)生振動(dòng)，臂架的彈性變形較大，臂架機(jī)構(gòu)振動(dòng)位移對(duì)作業(yè)質(zhì)量影響很大。因此，采用剛性模型來處理，會(huì)帶來一定的偏差，影響控制精度。本文通過考慮臂架的彈性變形，將其作為柔性臂來處理，采用柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，建立了布料機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型。 (2)臂架系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì)目前泵車的布料機(jī)

3、構(gòu)基本為由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、多節(jié)臂桿、輸送料管、液壓缸和支撐連桿等部分組成的串聯(lián)開鏈機(jī)構(gòu)。盡管其具有機(jī)動(dòng)、靈活、高效等特點(diǎn)，然而由于臂架系統(tǒng)屬于輕質(zhì)、大型、重載的柔性臂系統(tǒng)，大范圍作業(yè)常需人工輔助操作，部件在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的激勵(lì)下，運(yùn)行時(shí)伴隨管道內(nèi)的流體輸送，產(chǎn)生巨大的慣性力，使系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，影響布料臂系統(tǒng)姿態(tài)的穩(wěn)定性及定向精度，并伴隨著結(jié)構(gòu)過早疲勞破壞。因此，臂架布料軌跡的控制顯得十分必要。本文由此采用了PD控制的方法，設(shè)計(jì)了控制方案。