混凝土泵車臂架的遙控器開發(fā)及動(dòng)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(jī)械設(shè)備之一，具有操作靈活、方便高效等諸多優(yōu)點(diǎn)?；炷帘密嚤奂苁且粋€(gè)多自由度的冗余系統(tǒng)，伸展長度達(dá)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(dòng)控制單節(jié)臂架運(yùn)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(zhǔn)確、可靠地運(yùn)動(dòng)成為近年來研究的熱點(diǎn)。
　　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(jì)制作;二是構(gòu)建泵車智能臂架半實(shí)物仿真平臺，并對被控對象臂架模型

2、進(jìn)行動(dòng)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(shí)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(shí)物仿真平臺中的PLC控制器接收。本次設(shè)計(jì)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(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)并實(shí)施驅(qū)動(dòng)。
　　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(shí)物仿真平臺。平臺由PLC車載控制器、工控機(jī)模擬臂架系統(tǒng)和上位機(jī)臂架仿真顯示部分組成。首先，建立混凝土泵車的動(dòng)力學(xué)模型，在工控機(jī)上運(yùn)行，用工控機(jī)模擬實(shí)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(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)算，規(guī)劃臂架運(yùn)動(dòng)軌跡，采用開環(huán)控制閉環(huán)檢測算法控制臂架運(yùn)動(dòng)，輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號。

4、工控機(jī)利用數(shù)據(jù)采集板卡采集實(shí)際PLC控制器輸出的驅(qū)動(dòng)信號，利用建立的臂架模型，由工控機(jī)算出臂架角度實(shí)際變化情況。最后，將各轉(zhuǎn)角信息通過工控機(jī)的CAN口輸出，以便PLC控制器接收和上位機(jī)仿真顯示。
　　在遙控裝置和半實(shí)物仿真平臺都設(shè)計(jì)完成之后，對遙控裝置的發(fā)射端和接收端進(jìn)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(zhǔn)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(shí)物仿真平臺中PLC控制