泵车复合材料臂架振动的自适应控制

相比于全钢质混凝土泵车臂架,轻质复合材料臂架柔性大、耦合强,振动特性更加复杂,振动控制难度大.基于脉冲式混凝土激励下复合材料臂架的受力分析,以某型号混凝土泵车为研究对象建立了复合材料臂架动力学模型,并基于该模型进行了各种臂架姿态下的振动特性分析,掌握了复合材料臂架的振动特性规律.基于搭建的主动控制液压系统与振动特性专家库,开发了复合材料臂架振动自适应控制系统,实现了全工况臂架振动的实时控制.试验结果表明,该系统可使复合材料臂架典型姿态下的末端振动位移降低70%以上,控制精度达到240mm以内,实用性强.     

基于伪距离的混凝土泵车臂架避障运动控制研究

针对混凝土泵车臂架末端避障和臂架关节限制问题,提出一种基于伪距离的泵车臂架避障方法。运用超二次曲面函数表示空间障碍物,采用伪距离作为臂架与空间障碍物的接近程度指标。基于最小伪距离判别指标,对泵车臂架赋予一个避障速度,并对传统梯度投影算法进行改进,在避免关节运动超过关节极限位置的情况下实现泵车臂架的安全避障,同时保证避障过程的平稳性和臂架末端的轨迹精度。仿真及半物理实验验证了该算法在混凝土泵车臂架避障过程中的有效性,且能完成空间多障碍物避障。     

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。     

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。     

混凝土泵车臂架运动学分析与工作空间仿真

基于混凝土泵车臂架系统的结构特点,对臂架结构进行模型简化,得出臂架系统自由度。将臂架模拟成机械臂,运用D-H法对臂架模型进行运动学分析,列出臂架运动数学模型,进而借助Matlab求解臂架工作空间,绘制出臂架末端参考点的工作空间点云图。分析臂架机构参数对工作空间的影响,为泵车臂架的设计研发和现场施工泵车选型提供了参考。     

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.     

人工牵引下泵车自动浇筑的臂架移动轨迹的优化

为了解决混凝土泵车臂架末端布料管在施工现场操作人员的牵引下朝某个任意方向移动时,整个臂架能够随之平稳移动的优化控制问题,提出了基于泵车稳定性要求,以臂架系统整体重心移动范围最小为目标的臂架移动轨迹规划的优化算法。通过建立和求解受臂架多冗余度运动学方程约束的非线性优化目标函数确定了各节臂架移动的期望路径。为验证所提优化方案的合理性,对不同工况下的臂架系统的自动浇筑问题进行仿真分析,并与现有几种轨迹优化方案进行对比,分析结果表明所提优化方案确能使臂架整体重心的移动范围最小。     

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...     

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。     

液压驱动的多冗余机械臂逆运动学算法

液压驱动的多冗余机械臂用常规方法很难实现实时、精确的自动化控制,提出了一种基于几何理论的数值迭代算法,能快速地求解出多冗余机械臂的运动学逆解,并利用此算法对混凝土泵车的臂架系统进行了模拟仿真,仿真结果表明,此算法符合泵车臂架系统的实时自动化控制。     

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。     

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.     

基于神经网络的结构振动主动控制方法

以矩形简支薄板为研究对象,设计了一种基于神经网络的结构振动主动控制系统,通过对薄板表面施加激振力,来控制其振动噪声的辐射特性,采用有辨识器和无辨识器两种反馈控制算法实施频域控制.控制系统中的控制器和辨识器的拓扑结构均采用神经网络,分别称为神经网络控制器(neural network nontroller,简称NNC)和神经网络辨识器(neural network identifier,简称NNI).仿真结果表明,两种控制策略均可实现多频点控制,前者精度高,后者易实现.构建了简支薄板振动主动控制实验系统,针对易实现的无辨识器控制算法进行实验验证.实验控制效果良好,验证了该算法的正确性和可行性.     

混凝土泵车固有频率优化的设计方法

使用 MSC/NASTRAN 软件对混凝土泵车的有限元模型进行灵敏度分析和动态优化.通过灵敏度分析找出了一阶频率对设计参数的灵敏度与质量对设计参数的灵敏度的比值较大的设计参数.选择这些结构参数为设计变量,以一阶频率为性能约束,进行了旨在提高一阶固有频率的优化设计,提高了泵车的一阶固有频率,使一阶固有频率避开油缸冲击载荷的频率,从而减小泵车臂架系统的振动幅度.     

混凝土泵车操纵性特性研究

基于微积分、理论力学以及机械原理等基础理论,对混凝土泵车臂架末端速度进行了理论推导,并且在推导的同时,建立了混凝土泵车的动力学分析模型.分别对相同的泵车臂架模型进行了理论计算和数值计算,并且对计算结果进行了对比分析,二者结果吻合非常良好.     

混凝土臂泵车柔性臂架激振力优化研究

在混凝土泵车柔性臂架动力学方程的基础上,经过简化处理得到臂架的振动方程。以臂架振动激振力最小为优化目标,以末端软管轨迹为约束条件,得到满足条件的关节转角的表达式。由计算机仿真得到臂架转角及各柔性坐标对应的激振力,仿真结果表明满足末端轨迹的要求小臂架振动激振力的数值很小,因此这种方法在满足臂架末端运动轨迹的条件下有效抑制了柔性臂架的振动。