混凝土泵车智能臂架控制系统研究

论文摘要

在现在建筑中,混凝土泵车已经成为现代城市建筑中不可缺少的施工设备,尤其在建造高层建筑、高架公路、桥梁、堤坝及地下工程方面,混凝土泵车以其机动、灵活、高效的特点,已经成为不可缺少的重要施工设备。然而由于混凝土泵车工作环境复杂,臂架布料机构是一组多冗余度机构,人工操作要求操作工人技术水平高,而且劳动强度大。随着建筑工程自动化程度的提高,为减低成本和降低操作者劳动强度,改善操作工人工作环境,混凝土智能臂架控制技术的发展已经成为现代泵车研究的热点和实用性技术,核心技术。本论文通过对混凝土泵车臂架运动学分析、模型构建、运动仿真,臂架运动规划设计,同时依据臂架系统的运动特点提出了臂架智能控制系统设计的原则与目标。在此基础上从控制元器件、执行机构、信号传输等方面详细地分析了臂架实现拟订的控制功能对其控制系统的具体要求,给出了臂架控制系统的总体方案、具体的电气原理设计和连接结构,并对控制系统实现臂架系统拟订的控制功能过程进行了分析,给出了臂架智能控制的可行性方案。本论文给出的智能臂架控制方案以控制臂架末端为最终目标,通过各个臂架角度实时反馈,经过控制器优化计算,进而控制每节臂架油缸伸缩量,达到精确控制臂架末端移动的目的。通过模拟试验和长时间的实际运行,臂架控制系统在智能模式下能够实现臂架高精度控制,较好的完成臂架在各固定工况下的工作,具有很强的工程适应性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 混凝土泵车国内外研究状况
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.4 论文构成
• 第二章 混凝土泵车臂架运动学分析
• 2.1 泵车的正向运动学建模
• 2.2 泵车的逆向运动学建模
• 2.3 从臂架角度到油泵行程的求解
• 2.4 臂架的末端位姿到各个油泵行程的求解
• 2.5 本章小结
• 第三章 混凝土泵车臂架运动仿真
• 3.1 混凝土泵车臂架及转台的三维模型
• 3.2 泵车臂架仿真软件
• 3.3 泵车臂架运动学仿真
• 3.4 泵车臂架动力学仿真
• 3.5 泵车臂架运动规划
• 3.6 本章小结
• 第四章 混凝土泵车臂架控制系统设计
• 4.1 泵车智能臂架控制系统总体设计目标
• 4.2 泵车智能臂架控制系统要求分析
• 4.2.1 遥控器输入要求分析
• 4.2.2 臂架运动控制器输出要求分析
• 4.2.3 泵车臂架的控制系统容量要求分析
• 4.2.4 泵车臂架的控制系统性能要求分析
• 4.3 泵车智能臂架控制系统设计
• 4.3.1 泵车臂架控制系统硬件设计
• 4.3.2 泵车臂架控制系统软件设计
• 4.4 泵车臂架智能控制功能
• 4.5 本章小结
• 第五章 智能臂架系统安装与测试
• 5.1 系统安装
• 5.1.1 部件的安装
• 5.2 系统测试结果与分析
• 5.2.1 测试方案
• 5.2.2 测试结果
• 5.2.3 测试结论
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果