福建廈門南洋職業(yè)學院 唐志偉 李春桃

淺談建筑工地智能運輸車的穩(wěn)定性

福建廈門南洋職業(yè)學院 唐志偉 李春桃

建筑工地貨物搬運是一個復雜而又繁重的工作，采用智能運輸車代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工運輸是十分有必要?？梢愿纳乒ぷ鳝h(huán)境，提高生產(chǎn)水平，有效地解放勞動生產(chǎn)力，減輕工人的勞動強度。但建筑工地智能運輸車的穩(wěn)定性是非常關鍵，包括整機的穩(wěn)定性分析，電源供應穩(wěn)定性，尤其是伺服電機軌跡運行穩(wěn)定性。

淺談；工地；運輸車；穩(wěn)定性

前言

隨著我國人口的快速增長、城市化率的提高與土地資源開發(fā)狀況，人均建筑面積應控制在40平方米左右?？梢灶A測到，未來的幾年時間內(nèi)，建筑工地智能運輸車代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工運輸必有巨大的經(jīng)濟和社會效益，智能運輸車將在中國最富前景的行業(yè)之一。智能運輸車經(jīng)磁性導向裝置引導并沿程序設定路徑運行完成作業(yè)的運輸車，直流驅(qū)動，是現(xiàn)代制造業(yè)物流提供了一種高度柔性化和自動化的運輸方式。智能運輸車的穩(wěn)定性：智能運輸車受到擾動作用偏離平衡狀態(tài)后，當擾動消失，智能運輸車經(jīng)過自身調(diào)節(jié)能否以一定的準確度恢復到原平衡狀態(tài)的性能。若當擾動消失后，智能運輸車能逐漸恢復到原來的平衡狀態(tài)，則稱系統(tǒng)是穩(wěn)定的，否則稱智能運輸車為不穩(wěn)定。穩(wěn)定性又分為絕對穩(wěn)定性和相對穩(wěn)定性。

1.建筑工地智能運輸車系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

建筑工地智能運輸車穩(wěn)定的充分必要條件：

假設建筑工地智能運輸車系統(tǒng)的輸出表達為：

其中：M（S）稱為輸入端；D（S）稱為輸出端；M0（S）是與系統(tǒng)初態(tài)有關的多項式。

C（S）可以展開為：

其中：Si為D（S）之根，Srj為之根R（S）之根，Ai0、Bj、Ci為待定系數(shù)。

系統(tǒng)響應C（t）為：

當穩(wěn)態(tài)分量為零狀態(tài)響應；C（t）為初始狀態(tài)作用下的零輸入響應。根據(jù)穩(wěn)定性的定義可知，線性定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性是由零輸入響應所決定的。因此要系統(tǒng)穩(wěn)定，只需零輸入響應漸近為零。分析得出線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件為：系統(tǒng)的所有特征根具有負實部即Re［si］＜0。

2.電源供應穩(wěn)定性因素

電源供應是整個系統(tǒng)的關鍵，有許多因素都會影響電源的穩(wěn)定性，當予工作時，電源會驟步通向占空比范圍而抖動，振蕩或任脈沖跳躍，含蓋了線路及負載的整個變化。如果改變補償元件是可以起到一定的作用。至少有5個造成不穩(wěn)定工作的因素：（1）通過任何有源器件傳給放大器環(huán)節(jié)其中有運算放大器及光電耦合器。（2）控制芯片的放置位置不同。（3）在特別靠近最大占空比處工作時。（4）系統(tǒng)輕載工作。（5）電流波形的濾波。

3.伺服電機的穩(wěn)定性

伺服電機在礠性軌跡運行時的穩(wěn)定性控制：

本系統(tǒng)采用S曲線加減速速度控制方法，通過對啟動階段的加速度衰減，來保證電機性能的充分發(fā)揮和減小啟動沖擊。正常情況下S曲線加減速的運行過程分為7段：加加速段、勻加速段、減加速段、勻速段、加減速段、勻減速段、減減速段。如圖1所示。

圖1 S曲線加減速速度狀態(tài)

啟動加速停止減速，若連續(xù)直線運動，則再啟動運動到下一點，這樣使電機不停地啟動和停止，引起較大的振動和磨損。為避免此問題，可用圓弧過渡的方法將相鄰直線連接，完成平滑勻速過渡。

圖2 連續(xù)直線路徑軌跡

4.總結

淺談了建筑工地智能運輸車相關穩(wěn)定性的問題，從如何建立建筑工地智能運輸車穩(wěn)定性的充分必要條件；電源供應穩(wěn)定性因素；伺服電機在礠性軌跡運行時的穩(wěn)定性控制；S曲線加減速速度控制方法等方面進行分析。為進一步提高建筑工地智能運輸車的穩(wěn)定性提供了思路。

［1］王耀南著.機器人智能控制工程［M］.北京：科學出版社，2004.

［2］劉志君等著.自動控制原理［M］.北京：清華大學出版社，2013.

［3］于金鵬.基于多DSP的智能機器人運動控制系統(tǒng)的研究［D］.濟南：山東大學，2005.

唐志偉（1983-），男，江西撫州人，碩士，高級工程師，現(xiàn)供職于廈門南洋職業(yè)學院。

2014年福建省中青年教師教育科研項目（科技A類）立項號：JA14456。