基于频域参数识别的混凝土泵车臂架减振实验

针对混凝土泵车臂架末端的振动问题,考虑实际施工过程中多关节臂架姿态多变导致臂架系统动态特性随之变化的特点,采用基于频域参数识别的主动控制策略进行泵车臂架振动控制的实验研究。以臂架末端振动作为反馈变量,优选提供主动控制力的作动油缸,建立混凝土泵车臂架系统主动控制的全局模型。采用双归一化方法进行臂架系统参数的频域在线识别,推导了最优控制变量表达式,并给出了显式收敛条件。基于美国国家仪器公司软硬件搭建了混凝土泵车臂架振动主动控制实验装置,对该算法的效果进行了实验验证。实验结果表明,采用该主动控制算法,臂架末端的振动加速度幅值衰减了约59%,取得了较明显的减振实验效果,验证了该算法的可行性与实用性。     

基于刚柔混合模型泵车臂架谐响应振动的研究

主要研究了混凝土泵车输送管在周期性载荷作用下造成泵车臂架系统的谐响应振动问题.采用刚-柔耦合模型理论对某型号的泵车臂架系统创建虚拟样机模型,首先在Ansys中生成模态中性文件,然后将该文件导入ADAMS软件生成刚-柔耦合虚拟模型并进行谐响应动力学仿真分析.仿真分析结果表明臂架系统的1阶模态振动频率为0.71Hz,在X和Y方向上,1阶模态的位移频率响应幅值最大;臂架系统的2阶模态振动频率为0.89 Hz.臂架系统的2阶模态Z方向的振动位移和加速度同时达到最大.     

混凝土泵车臂架回转系统动力学分析及预测

针对混凝土泵车臂架回转系统的振动性能,基于多体动力学理论建立包括回转齿轮啮合驱动的臂架刚柔耦合动力学模型,对其动态特性和振动响应进行动力学预测分析。动力学仿真求解和试验测试结果表明,仿真模型与试验样机的固有频率误差为4%左右,阻尼比误差为13%,臂架末端横向振动位移曲线基本吻合,验证了动力学模型和仿真结果的准确性和有效性。通过对典型姿态下臂架回转系统的动力学预测,得到臂架在水平、弓形和L形姿态下的末端横向振动位移的最大幅值分别为1 300 mm、980 mm和244 mm;振动衰减时间分别为50 s、55 s和62 s;横向振动阻尼比分别为0.026 7、0.02和0.01;横向振动固有频率分别为0.224 6 Hz、0.253 9 Hz和0.302 7 Hz;预测分析结果为臂架的减振研究提供理论依据。     

泵车浇注过程自动化控制技术研究

控制自动化已成为高性能混凝土泵车的发展方向.将浇注轨迹离散成空间坐标系中多个浇注点,建立了臂架系统浇注过程的运动学模型.提出了臂架系统浇注过程中调整运动姿态的最优控制原理,并依据控制原理利用机械优化设计方法确定泵车最佳浇注路径.以泵车在几种典型浇注区域下进行自动化浇注作业情况为例,对臂架系统回避障碍问题展开探讨,并提出避障策略,给出了空间区域浇注自动化控制流程图,为实现泵车浇注过程控制自动化提供指导.     

混凝土冲击载荷作用下泵车臂架动态特性分析

针对混凝土流动冲击载荷造成混凝土泵车臂架振动的问题,基于流速周期性变化表征函数的混凝土流动冲击载荷的近似数学模型,构建了能够准确反映臂架系统动态特性的模型并进行了模态分析与动态响应分析.以水平工况下动应力、位移和加速度的实车测试数据为依据,对泵车臂架系统的动态响应仿真结果进行了误差计算分析,测试和仿真结果表明:模态计算误差均值为5.7％,危险部位动应力幅误差均值为24.96％,臂架末端振幅误差值为19.3％,臂架末端加速度幅误差值为15.7％,初步形成臂架系统可靠、高效的有限元仿真分析方法,为臂架系统的减振设计及结构动态设计奠定了基础.     

混凝土泵车臂架系统振动分析与实验

应用解析法对52m长混凝土泵车的五节臂系统进行振动特性分析。采用拉格朗日第二类方程和假设模态法建立了臂架系统的柔性多体动力学方程,基于建立的柔性模型对臂架系统进行了模态分析,并应用MATLAB软件对模态进行了数值求解,得出了臂架系统的前10阶固有频率及振型,并分析了不同的臂架参数对臂架系统固有频率的影响,最后通过现场测试实验对理论固有频率进行了验证。研究结果为臂架结构的进一步优化及系统振动的控制提供了理论依据。     

基于时滞补偿方法的混凝土泵车臂架主动减振

混凝土泵车施工时,臂架末端的抖动影响设备和人员安全;在实施臂架减振控制时,臂架液控系统中的时滞问题又严重影响其减振效率。针对该问题,提出了一种适用于臂架结构的一步和多步预测补偿算法,基于臂架末端振动位移的历史数据,利用时间序列法对臂架的振动姿态进行提前预测,使预测出的臂架姿态尽可能地接近其实际情况,从而为臂架主动减振控制提供一个可靠的参考轨迹。基于该参考轨迹,控制每节臂上的液压油缸,对臂架进行反向加力,实现各节臂的联动抑振。仿真及外场试验结果表明,基于臂架振动姿态预报的时滞补偿算法能够对系统中的非线性时滞进行有效补偿,时滞补偿后的臂架主动减振控制策略能够使水平工况下臂架末端的振动位移幅值减小80%以上,取得了显著的减振效果。该种臂架主动减振控制方法在变排量、变姿态、变泵送料的情况下均可使用,具有高度的智能性和自适应性。     

混凝土泵车多姿态有限元建模及整车模态分析

在一定的泵送频率下,混凝土泵车会出现共振现象,导致臂架末端剧烈振动,因此对整车进行模态分析很有必要;而不同姿态下的泵车,其有限元模型的建模和变姿态极其繁琐、耗时且易出错。基于HyperWorks软件进行二次开发,实现对某型号混凝土泵车不同姿态的自动调整和模态的自动化分析。通过模态分析得到整车固有频率和振型,分析不同姿态对整车模态的影响。最后通过实车试验进行对比分析,验证二次开发的有效性,为混凝土泵车的减振结构设计和有限元二次开发提供参考。     

基于整车变形补偿的混凝土泵车臂架轨迹控制技术研究

为了使混凝土泵车工作装置实现良好的控制精度和操作平稳性,通过全姿态全工况下工作装置的变形分析,得出臂架和车身变形补偿模型,建立了变形补偿后的泵车工作装置运动学模型,并运用小脑模型神经网络(CMAC)+PID的控制方法解析动作控制量,很好地解决了臂架位姿动态检测和轨迹控制的问题.试验结果表明,该控制算法能满足轨迹控制的要求,使臂架末端位置动态检测误差控制在±8cm之内;借助变形补偿和臂架轨迹控制技术,臂架末端的运动轨迹误差可控制在±15cm之内.     

混凝土泵车臂架抑振技术研究与应用

混凝土泵车在泵送换向过程中产生液压冲击、混凝土不连续冲击、冲击频率与臂架固有频率区接近,使得末节臂架在垂直方向抖动达1米以上,直接影响了臂架的寿命及操作人员的人身安全,同时泵车臂架是一个大惯性、大延迟、非线性系统,传统控制方法很难奏效,全球主要泵车制造厂家均不遗余力地进行减振研究.本文概述了国内外一些厂家在被动减振控制、主动减振控制的研究成果与进展,并对臂架振动抑制控制技术进行了展望.     

混凝土泵车整车有限元模态分析与试验

混凝土泵车工作在一定泵送频率时会出现共振现象,导致臂架末端振动较大,因此针对混凝土泵车的模态及其影响因素分析很有必要.以某型号混凝土泵车整车为研究对象,基于HyperWorks软件建立了整车有限元仿真模型和混凝土质量等效模型,通过模态分析得到了整车固有频率与振型.与上车模态进行对比,上车系统相对于整车系统固有频率最大增...     

某型混凝土泵车臂架系统的平顺性分析

为了分析臂架系统运动过程的平顺性,采用基于MWorks平台的Modelica多领域建模仿真技术实现了对某型混凝土泵车臂架系统的分析与改进.首先,搭建某型混凝土泵车的臂架系统的机械刚柔耦合模型、液压模型等多领域模型;为了研究臂架平顺性影响因素,仿真分析了臂架系统中各节臂架联动工况下刚度、液压系统阻尼等;最后,根据仿真结果提出了优化改进策略.实验提出无需制造物理样机用于实体实验的方法,为企业改进某型混凝土泵车臂架系统提供了高效的研发途径,可缩短研发周期,降低研发成本,为产品的改进提供了理论依据和技术支持.     

混凝土泵车臂架振动的动态特性

针对混凝土泵车输送管内周期性压力脉动载荷与末端摩擦脉动载荷造成泵车臂架系统振动的问题,采用刚柔耦合建模理论对某型号泵车包括臂架、液压油缸、支承连杆及输送管等部件在内的臂架系统创建虚拟样机模型并进行动力学仿真分析,分析分配回路延迟响应时间对泵车臂架系统振动的影响,并对泵车整车实物做振动测试。测试和仿真结果表明:输送管内压力脉动载荷与末端摩擦脉动载荷的联合作用造成臂架系统振动,其激励频率达到泵车臂架系统固有频率时引起臂架系统共振;缩短分配回路的延迟响应时间能够有效降低臂架系统振动的振幅。     

长臂架混凝土泵车油缸连杆系统布局优化

根据混凝土泵车的实际工作情况给出了各节臂架最危险工况下理论受力值的计算方法,应用浮点数编码的改进型遗传算法对混凝土泵车臂架系统的油缸连杆机构进行优化布局.经仿真模型检验,得到满足系统运行特性,且各节油缸的长度及推力均有明显减小的优化布局方案,为长臂架混凝土泵车臂架系统的智能设计提供了理论依据.     

基于虚拟样机技术的混凝土泵车臂架的伸展油缸仿真研究

臂架系统是混凝土泵车的重要组成部分之一,臂架系统工作的稳定性对整个混凝土泵车的工作性能以及施工人员的安全起到至关重要的作用。通过Pro/E建立臂架机构三维模型,利用Pro/E与ADAMS的专用接口软件MECH/Pro对臂架机构模型添加运动副并转换成ADAMS的模型文件,将其导入ADAMS中,在ADAMS中建立液压油缸运动速度函数并进行仿真模拟,得到臂架转角曲线,液压油缸行程曲线和液压油缸作用力—时间历程图,通过分析,找出了油缸振动的原因,并提出了减小振动的方法,仿真结果对混凝土泵车臂架系统设计有一定的指导意义。     

混凝土泵车臂架柔性多体动力学建模与仿真

用柔性多体动力学的理论分析四节臂混凝土泵车臂架系统的动态特性。把泵车的臂架模拟成柔性机器臂,采用拉格朗日方程和虚功原理建立混凝土泵车臂架系统的柔性多体动力学方程,通过对泵车臂架运动微分方程的推导和数值求解,对泵车各臂杆的运动情况进行分析。结合动力学仿真分析软件,分别建立四节臂混凝土泵车臂架的刚性模型和柔性模型,给定相同的驱动力矩对两种不同情况下的运动模型进行分析。仿真得出两种模型的变形曲线和第四节臂杆的角速度曲线,对比仿真结果表明,在研究轻质长臂杆混凝土泵车的臂架系统时,考虑各个臂杆柔性变形的影响是非常必要的,同时,研究成果也为混凝土泵车浇注自动化的研究提供了数学模型。     

混凝土泵车臂架系统优化设计及试验

混凝土泵车工作时臂架末端振动较大,严重影响操作稳定性和安全性,因此针对混凝土泵车臂架结构的优化设计研究很有必要。以某型号混凝土泵车为研究对象,联合MATLAB软件和HyperWorks软件进行整车输送管激励载荷求解和施加,通过瞬态动响应仿真分析得到臂架末端振动。在原始模型上对臂架板厚和刚度进行修改,最终确定减振效果最明显的优化方案。通过实车打水试验对优化后的臂架减振效果进行检验,验证了该技术手段的可靠性,为混凝土泵车进一步减振研究和稳定性分析提供了方法。     

混凝土泵车臂架EHA系统控制策略研究

针对混凝土泵车臂架系统响应慢、动态性能差等问题，提出了采用电静液执行器(EHA)代替臂架中的传统液压系统，从而提高系统响应速度，减少臂架振动。首先介绍了EHA的工作原理与数学模型，提出了基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制策略，其次利用AMESim与MATLAB软件搭建了混凝土泵车臂架的机械—液压—控制联合仿真模型，通过对臂架油缸伸出和缩回过程的阶跃控制仿真和正弦控制仿真，对比PID控制、模糊PID控制与基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制3种控制策略的仿真结果，结果表明，基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制下系统响应时间减少50%左右，超调量减少67%左右，速度跟踪误差减少50%左右。搭建EHA试验样机进一步验证基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制策略的有效性。     

混凝土泵车臂架位姿方程建立及相关参数分析

通过研究和分析一种混凝土泵车的臂架系统,得到混凝土泵车臂架系统的关节角与末端位置的正解和反解,为实现混凝土泵车臂架系统的自动化控制提供理论基础.论文利用机器人D-H法理论,建立混凝土泵车臂架系统数学模型.结果表明D-H法建立的混凝土泵车臂架系统的数学模型可以满足关节角与末端位置的正反解的求解过程,提出的反解方法满足混凝土泵车的实际工作特点和要求,也满足反解的唯一性要求.     

混凝土泵车臂架回转动力学特性

基于刚柔耦合系统动力学理论,对混凝土泵车臂架回转起动、制动时的阻尼振动衰减特性进行了仿真,研究了臂架横向振动机理,提出了平稳制动、减小横向振动的控制策略,通过试验论证了控制策略的可行性,为其他类似的回转制动工程机械安全控制提供了新的方法.