[發明專利]混凝土泵車智能臂架系統的仿真實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201110141672.0
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN102354120A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 孫曉潔;葉樺;仰燕蘭;于榮
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝

1.一種混凝土泵車智能臂架系統的仿真實驗裝置，其特征在于，包括手持遙控器(101)、路徑規劃器(102)、運動控制器(103)和對象模擬器(104)；所述手持遙控器(101)與路徑規劃器(102)之間通過無線方式實現指令的發送與狀態信息的發送/接收；路徑規劃器(102)通過現場總線與運動控制器(103)以及對象模擬器(104)連接通信；運動控制器(103)與對象模擬器(104)之間采用電氣連接。

2.根據權利要求1所述的混凝土泵車智能臂架系統的仿真實驗裝置，其特征在于，所述路徑規劃器(102)帶有無線收發模塊，接收手持遙控器(101)發來的控制指令；同時也將各節臂架的信息發送到手持遙控器(101)上顯示。

3.根據權利要求1所述的混凝土泵車智能臂架系統的仿真實驗裝置，其特征在于，所述路徑規劃器(102)、運動控制器(103)和對象模擬器(104)分別帶有總線接口，并連接在同一現場總線上。

4.根據權利要求1所述的混凝土泵車智能臂架系統的仿真實驗裝置，其特征在于，所述運動控制器(103)為PLC，輸出PWM信號直接驅動后續執行機構。

5.根據權利要求1所述的混凝土泵車智能臂架系統的仿真實驗裝置，其特征在于，所述對象模擬器(104)實現對混凝土泵車執行機構、運動學模型、動力學模型和各節臂架檢測裝置的仿真，能夠受控于所述運動控制器(103)輸出的PWM信號，通過對所述模型的計算而獲得各節臂架角度或加速度值。

6.根據權利要求2所述的混凝土泵車智能臂架系統的仿真實驗裝置，?其特征在于，

所述路徑規劃器(102)接收手持遙控器(101)發來的控制指令包括：啟動/熄火、急停、手動/自動切換、臂架的回轉和升降、快速/慢速和鎖臂；

所述各節臂架的信息包括：角度和速度、正反泵、排量和油溫。

7.一種權利要求1～6任一所述裝置的實驗方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

(A)操作者通過手持遙控器(101)將臂架末端所要到達的位置即自動模式，或各節臂架所要到達的角度即手動模式發送給路徑規劃器(102)；

(B)所述路徑規劃器(102)比較收到的臂架目標位置與臂架當前位置；如果兩者一致，轉到步驟(E)；如果兩者不一致，則計算給出最優路徑，然后將控制輸出量通過總線發送給運動控制器(103)；

(C)所述運動控制器(103)根據所述路徑規劃器(102)的要求，改變占空比來調節相應的PWM信號量，以驅動各節臂架的伸縮運動，使末端到達目標位置；

(D)所述對象模擬器(104)接收所述運動控制器(103)的PWM信號，模擬混凝土泵車臂架動作，并通過總線接口反饋動作信息給所述路徑規劃器(102)，跳回步驟(B)；

(E)結束。

8.根據權利要求7所述的的實驗方法，其特征在于，所述步驟(B)中，最優路徑的計算方法是，針對不同型號混凝土泵車的結構差異，選擇路徑中，臂架關節運動小，變量連續，能量最省，即大臂盡量保持不動，各節臂的變化角度量最小的路徑。

9.根據權利要求7所述的的實驗方法，其特征在于，所述步驟(C)中，所述運動控制器(103)對各節臂架移動位置和速度的安全保護：在?控制周期內，對臂架需要轉過的角度加以限制，使其滿足各臂的角度范圍。

10.根據權利要求7所述的的實驗方法，其特征在于，所述對象模擬器(104)模擬真實泵車的執行、臂架和傳感機構；對象模擬器(104)包括執行器(401)、臂架系統402)和傳感器403)；

執行器(401)模擬混凝土泵車的液壓缸系統，受控于運動控制器(103)發送來的各節臂PWM信號，并將其轉化成液壓缸行程；

臂架系統(402)模擬各節臂的運動，利用泵車的液壓缸行程和臂架關節角之間的關系，推導出各節臂架的當前位置，并以三維圖形和參數列表兩種方式顯示；

傳感器(403)模擬安裝在臂架系統上的角度傳感器，帶有總線接口，將臂架關節角度值發送到總線上，反饋給路徑規劃器(102)。?