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。     

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。     

某型号泵车臂架刚柔耦合模型仿真研究

运用多柔性体理论和方法,结合混凝土泵车臂架系统三维模型,在臂架系统刚性模型的基础上,建立了其刚柔耦合模型;应用ADAMS软件分别对混凝土泵车臂架系统的刚性模型和刚柔耦合模型进行动力学仿真研究。并通过结果对比发现,刚柔耦合模型的末端轨迹和油缸受力更接近于实际情况,从而为臂架系统的设计改良提供了新的思路。     

基于双目立体测距的泵车臂架防碰撞算法

提出了一种基于双目立体视觉的障碍物三维坐标定位和防碰撞算法。首先建立了混凝土泵车臂架系统的D-H矩阵模型,然后通过双目视觉数字测量方法,测量出障碍物与位于臂架前端的摄像头的距离以及障碍物在整个泵车臂架的三维坐标系中的坐标,通过包围盒算法对泵车臂架的运动进行预测,有效地预防危险。最后,利用MATLAB仿真软件进行了臂架的运动控制模拟及防碰撞仿真计算。     

混凝土泵车布料臂架系统多体动力学仿真

运用多体动力学理论和方法,建立一种混凝土泵车布料臂架系统动力学仿真模型,应用仿真模型对布料臂架系统进行了仿真研究,得出了该臂架系统各组成构件之间铰点的作用力变化规律,为布料臂架系统组成构件的结构参数设计提出了依据,尤其是为臂架系统连接件的应力应变疲劳寿命的评估分析以及关键结构件的最优化设计给出基本数据,这一研究为开发布料臂架系统虚拟样机打下基础.     

混凝土泵车虚拟样机的机电液一体化建模与仿真

应用专业仿真软件MATLAB,AMEsim,ADAMS建立混凝土泵车机电液一体化的虚拟样机仿真平台.基于成熟的仿真平台,进行了泵车臂架的仿真分析.实践证明,混凝土泵车虚拟样机实现了复杂的机械、控制、电气、液压一体化系统的完整动态模拟,对系统中的重要参数进行实时观测,并充分了解了系统之间相互耦合程度.     

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。     

混凝土泵车臂架布料机构及其运动学仿真

针对混凝土泵车臂架布料机构特点,对其进行了折叠方式分析,研究了臂架布料杆倍角运动机构,实现了布料机构位姿仿真,给出了包络图形成机制.     

基于姿态枚举算法的混凝土布料机械臂轨迹控制

混凝土布料机的控制现状多为人工牵引及单关节遥控,工人工作条件艰苦,具有安全隐患.为实现混凝土布料机械臂的末端轨迹控制,即全自动布料,提出一种基于姿态枚举算法的机械臂轨迹控制方法.该方法适用于具有多自由度的布料机械臂,首先将目标轨迹离散化为各个离散点,利用运动学逆解模型,通过给定初始布料倾角,并按一定步长对该倾角进行枚举...     

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。     

基于柔性多体动力学的混凝土泵车臂架仿真分析

通过UG建立某混凝土泵车臂架系统实体模型,结合有限元分析软件ANSYS对各节臂架进行模态分析,并将模态分析结果保存为模态中性文件,导入运动学动力学分析软件ADAMS,建立泵车臂架系统刚柔混合模型,对其运动模型进行分析;将刚柔混合模型仿真结果与刚体模型仿真结果进行对比,表明刚性臂架系统与刚柔混合模型臂架系统的仿真有明显不同,臂架系统柔性化的的仿真结果更加接近实际。     

混凝土泵车动力系统功率节能匹配的研究

通过对混凝土泵车动力系统的分析,得出混凝土泵车油耗高的几点原因.针对这些原因,借鉴其它工程机械在功率节能匹配方面的研究,结合混凝土泵车自身的实际情况,用理论与实践相结合的方法,在对混凝土泵车用柴油机的特性和主油泵的特性理论分析的基础上,做了大量实车打泵实验,并通过对实验数据分析研究,提出运用区间设定匹配法和转速感应控制对发动机和液压系统进行功率节能匹配控制.最后将依据此功率匹配控制方法得到的混凝土泵车新的节能控制程序与原控制程序做了打泵油耗对比实验,结果显示此功率匹配控制的节能效果显著,具有一定的实用性.