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        淺談建筑工地智能運輸車的穩(wěn)定性

        2016-10-13 01:14:57福建廈門南洋職業(yè)學院唐志偉李春桃
        電子世界 2016年17期
        關鍵詞:智能系統(tǒng)

        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。

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