基于SimulationX高空作业平台虚拟样机的开发与控制策略的研究

发布时间：2017-06-09 05:05

  本文关键词：基于SimulationX高空作业平台虚拟样机的开发与控制策略的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高空作业平台是现代一种重要的施工设备,在电力、通讯、交通、消防、造船等领域发挥着它的作用价值。随着高空作业平台应用领域的不断扩大,对高空作业平台性能的要求也越来越高。为解决传统研究方法投资大、耗时长、设计精度差等问题,本文在软件SimulationX环境下,开发高空作业平台虚拟样机,完成了高空作业平台各自由度液压系统特性的分析、控制策略的研究以及工作斗运行轨迹的控制。本课题以型号10V02002自行走直臂式高空作业平台为研究对象,主要完成以下工作:(1)完成该型号高空作业平台虚拟样机开发。根据高空作业平台机械结构将其分为车座、俯仰机构、伸缩机构、调平机构与工作斗五部分。在SimulationX环境下,解决了借助SolidWorks搭建的车座与工作斗三维模型的导入、俯仰机构与调平机构旋转关节的连接、伸缩机构伸缩关节的使用以及各自由度液压系统的建模等问题,完成高空作业平台虚拟样机的开发。(2)研究高空作业平台俯仰液压系统与伸缩液压系统运行特性。首先对俯仰液压系统和伸缩液压系统在开环控制方式下给定液压阀不同大小、不同方向控制信号,在闭环控制方式下给定阶梯往返信号,观察分析液压系统响应;然后对液压系统正反向运行特性进行理论分析;最终得出俯仰液压系统正反方向运行特性相似而伸缩液压系统的正反向运行特性相差较大。(3)采用位置反馈加前馈补偿控制策略实现液压系统跟踪特性的提高。针对液压系统正反向运行跟踪特性差的问题,本文在闭环液压控制系统基础上,采用前馈补偿控制策略,使高空作业平台液压系统跟踪特性得到明显的提高。(4)实现对工作斗运行轨迹的控制。以工作斗在竖直方向由加速—匀速—减速上升运行过程为例,根据工作斗运行轨迹和俯仰液压缸与伸缩液压缸活塞运行轨迹的逆运算关系,得出工作斗轨迹运算算法。仿真分析工作斗运行速度、位移以及加速度,工作斗实际运行轨迹与期望轨迹基本一致,实现对工作斗运行轨迹的控制。
【关键词】：高空作业平台 SimulationX 虚拟样机 控制策略 跟踪控制
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH211.6;TP271.31
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题的研究背景及意义9-10
• 1.2 高空作业平台建模及控制策略研究综述10-12
• 1.2.1 国内外虚拟样机技术研究状况10-11
• 1.2.2 国内外控制策略研究状况11-12
• 1.3 本文主要研究内容12-13
• 第二章 高空作业平台虚拟样机的开发13-23
• 2.1 SimulationX简介13-14
• 2.2 自行走直臂式高空作业平台描述14-16
• 2.3 高空作业平台主要组成部分建模16-20
• 2.3.1 车座及工作斗建模16-17
• 2.3.2 俯仰机构及调平机构建模17-19
• 2.3.3 伸缩机构建模19
• 2.3.4 液压系统建模19-20
• 2.4 高空作业平台虚拟样机的建立20-21
• 2.5 本章总结21-23
• 第三章 高空作业平台各个自由度特性研究23-35
• 3.1 液压俯仰机构运行特性研究23-27
• 3.1.1 开环运行特性研究23-26
• 3.1.2 闭环运行特性研究26-27
• 3.2 液压伸缩机构运行特性研究27-30
• 3.2.1 开环运行特性研究27-29
• 3.2.2 闭环运行特性研究29-30
• 3.3 阀控缸系统运行特性理论分析30-34
• 3.4 本章总结34-35
• 第四章 高空作业平台控制策略研究35-49
• 4.1 各自由度PID控制跟踪特性研究35-38
• 4.1.1 俯仰系统跟踪特性35-37
• 4.1.2 伸缩系统跟踪特性37-38
• 4.2 位置反馈加前馈补偿复合控制策略38-43
• 4.2.1 前馈补偿控制原理38-39
• 4.2.2 前馈补偿算法39-40
• 4.2.3 前馈补偿控制建模及仿真40-43
• 4.3 调平系统控制策略研究43-47
• 4.3.1 工作平台调平方式简介43-45
• 4.3.2 电液比例调平原理45-46
• 4.3.3 仿真研究46-47
• 4.4 本章总结47-49
• 第五章 高空作业平台工作斗轨迹控制49-59
• 5.1 工作斗轨迹规划原则及要求49-50
• 5.2 工作斗轨迹规划算法50-53
• 5.2.1 高空作业平台连杆结构分析50-51
• 5.2.2 各自由度运动学逆运算51-53
• 5.3 工作斗轨迹跟踪控制仿真研究53-58
• 5.3.1 工作斗轨迹跟踪仿真模型建立53-55
• 5.3.2 仿真研究55-58
• 5.4 本章总结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 攻读硕士期间取得的研究成果67-68

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