混凝土泵車臂架的遙控器開發(fā)及動力學(xué)模型研究.pdf

1、混凝土泵車是建筑行業(yè)應(yīng)用最廣泛的機械設(shè)備之一，具有操作靈活、方便高效等諸多優(yōu)點。混凝土泵車臂架是一個多自由度的冗余系統(tǒng)，伸展長度達幾十米。泵車作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)控制多采用手動控制單節(jié)臂架運轉(zhuǎn)的方式。隨著技術(shù)發(fā)展和施工需要，如何控制泵車臂架協(xié)調(diào)、平穩(wěn)、準確、可靠地運動成為近年來研究的熱點。
　　本論文主要包括兩大部分:一是完成了基于ZigBee的泵車臂架的遙控裝置設(shè)計制作;二是構(gòu)建泵車智能臂架半實物仿真平臺，并對被控對象臂架模型

2、進行動力學(xué)建模。
　　混凝土泵車臂架遙控裝置包括發(fā)射端和接收端兩部分。發(fā)射端上有多功能集成操作搖桿和按鍵，操作者通過操作搖桿和按鍵下發(fā)操作指令。發(fā)射端安裝有LCD屏，用來顯示臂架實際角度信息。接收端接收指令后轉(zhuǎn)換成CAN信號并發(fā)送至CAN總線，供半實物仿真平臺中的PLC控制器接收。本次設(shè)計改變了操作者直接控制每一節(jié)臂架的傳統(tǒng)操作方式，而是利用多功能集成操作手柄給出澆筑點的運動軌跡所對應(yīng)的臂架升降、伸縮和轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)角度，再由PLC控

3、制器按照開環(huán)控制閉環(huán)檢測控制策略規(guī)劃臂架和轉(zhuǎn)臺的運動并實施驅(qū)動。
　　為了更好地研究混凝土泵車臂架的智能控制建立混凝土泵車半實物仿真平臺。平臺由PLC車載控制器、工控機模擬臂架系統(tǒng)和上位機臂架仿真顯示部分組成。首先，建立混凝土泵車的動力學(xué)模型，在工控機上運行，用工控機模擬實際泵車臂架系統(tǒng)。再者，PLC控制器接收遙控裝置指令和臂架角度信息，根據(jù)逆運動學(xué)運算，規(guī)劃臂架運動軌跡，采用開環(huán)控制閉環(huán)檢測算法控制臂架運動，輸出PWM驅(qū)動信號。

4、工控機利用數(shù)據(jù)采集板卡采集實際PLC控制器輸出的驅(qū)動信號，利用建立的臂架模型，由工控機算出臂架角度實際變化情況。最后，將各轉(zhuǎn)角信息通過工控機的CAN口輸出，以便PLC控制器接收和上位機仿真顯示。
　　在遙控裝置和半實物仿真平臺都設(shè)計完成之后，對遙控裝置的發(fā)射端和接收端進行調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明，發(fā)射端硬件工作正常，可正常掃描搖桿、按鍵信息并發(fā)送指令，LCD屏可準確顯示臂架角度等參數(shù)，接收端和發(fā)射端通信正常。對半實物仿真平臺中PLC控制