混凝土泵車液壓柔性臂架動力學分析與控制.pdf

1、以混凝土布料機械、隧道噴漿機器人、噴漆機器人等為代表的一類施工裝卸機械臂系統(tǒng)，在現(xiàn)代化施工當中應用廣泛。這類機械臂系統(tǒng)具有大型、重載、輕質的特點，其運動既是空間大范圍的剛體運動與彈性變形的耦合，也是柔性多體動力學與管道流變動力學的耦合，是典型的多輸入、多輸出、高度非線性、多種物理規(guī)律耦合的復雜系統(tǒng)。 本文以混凝土泵車的液壓柔性臂架為研究對象，針對以上特點，對于如下幾點進行了研究與嘗試。 (1)泵車液壓柔性臂架的柔性多體動

2、力學分析在對臂架結構進行動力學分析與控制方法的研究時，過去大多將其作為多剛體系統(tǒng)來處理，而實際上，泵車的各節(jié)布料臂較長，工作過程中，臂架在油缸的沖擊載荷作用下會發(fā)生振動，臂架的彈性變形較大，臂架機構振動位移對作業(yè)質量影響很大。因此，采用剛性模型來處理，會帶來一定的偏差，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)動力學，建立了布料機構的動力學模型。 (2)臂架系統(tǒng)的控制方案設計目前泵車的布料機

3、構基本為由回轉機構、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)開鏈機構。盡管其具有機動、靈活、高效等特點，然而由于臂架系統(tǒng)屬于輕質、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，部件在驅動系統(tǒng)的激勵下，運行時伴隨管道內的流體輸送，產生巨大的慣性力，使系統(tǒng)產生強烈的振動，影響布料臂系統(tǒng)姿態(tài)的穩(wěn)定性及定向精度，并伴隨著結構過早疲勞破壞。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，設計了控制方案。