基于模態(tài)觀察器的混凝土泵車臂架系統(tǒng)的主動消振方法研究

基于模態(tài)觀察器的混凝土泵車臂架系統(tǒng)的主動消振方法研究混凝土泵車臂架在作業(yè)中常常受振動影響，這會縮短臂架的使用壽命。本文介紹了一種利用驅(qū)動臂桿的液壓油缸供應(yīng)掌握力的主動消振方法。本文中，首先建立了泵車臂架的非線性柔性多體動力學(xué)模型，用于仿真臂架的動力學(xué)特征并在此基礎(chǔ)上建立并測試掌握率。主動掌握率建立在模態(tài)空間掌握法基礎(chǔ)上，同時引入了模態(tài)觀看器估算未知的模態(tài)坐標(biāo)。近些年來，隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐，建筑機(jī)械正在向重型化和大型化進(jìn)展，這種趨勢在混凝土泵車領(lǐng)域也顯而易見。減小泵車臂架的自重、提高系統(tǒng)性能的客觀需求，使得泵車臂架向高柔性、低阻尼系統(tǒng)的方向進(jìn)展。在臂架做大范圍移動、澆筑作業(yè)時，柔性系統(tǒng)更簡單系統(tǒng)患病振動影響，長此以往，發(fā)生疲憊損傷和不穩(wěn)定性問題的可能性更大，這對平安作業(yè)造成了威逼。為了避開材料裂紋傳播、延長臂架使用壽命，進(jìn)展有效的消振方法是必要的。傳統(tǒng)的被動掌握策略通常須引入質(zhì)量較大的設(shè)備供應(yīng)掌握力，而響應(yīng)頻寬卻很有限。與此相反，主動掌握策略使用臂架本身的作動器供應(yīng)掌握力，而它所需要的計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)硬件則進(jìn)展快速，價格低廉，在將來有著良好的應(yīng)用前景。泵車臂架是一個由液壓油缸驅(qū)動的連桿機(jī)構(gòu)。液壓缸通過三角形零件固定在連桿上，并支撐下一節(jié)臂桿。為了討論系統(tǒng)的振動特性，可在每節(jié)臂桿末端安裝加速度傳感器。臂架系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為了模擬泵車臂架的行為特征，以便定義掌握策略，這里將依據(jù)柔性多體動力學(xué)原理，建立泵車臂架的動力學(xué)模型。由于泵車臂架的水平/豎直行走作業(yè)是在平面內(nèi)完成的，建模時也只考慮二維平面運(yùn)動。為了建立應(yīng)力與應(yīng)變的線性關(guān)系，并對軸向變形和屈曲變形進(jìn)行解耦，引入了小變形假設(shè)。此外，模型中只考慮臂桿轉(zhuǎn)動速度較小的狀況，忽視了向心力和科氏力。主動模態(tài)掌握本節(jié)將介紹一種以獨(dú)立模態(tài)空間掌握法為基礎(chǔ)[3][5]的主動消振掌握律，供應(yīng)用于消振的掌握力的作動器，正是為連桿供應(yīng)轉(zhuǎn)動動力的液壓油缸。該掌握律給出了計(jì)算系統(tǒng)振動狀態(tài)和適合的增益矩陣的方法。模態(tài)觀看器假設(shè)準(zhǔn)確的模態(tài)坐標(biāo)已知，那么以上方法能夠保證在實(shí)現(xiàn)模態(tài)空間掌握的同時避開激發(fā)高階模態(tài)。而在泵車臂架的實(shí)際應(yīng)用中，對未知的模態(tài)坐標(biāo)，需要用模態(tài)觀看器進(jìn)行估量。本文介紹了一種基于模態(tài)空間掌握