[發明專利]一種高爐U型溜槽上爐料運動軌跡建模方法及系統

有效

• 申請號: 202011017678.2
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112176136B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 蔣朝輝;周科;桂衛華;易遵輝;黃建才
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 易瑤

1.一種高爐U型溜槽上爐料運動軌跡建模方法，其特征在于，所述方法包括：

建立相對高爐靜止的靜坐標系和與U型旋轉溜槽一同旋轉的動坐標系，其中建立與U型旋轉溜槽一同旋轉的動坐標系包括：

根據右手定則，以OZ_w軸正方向為繞軸線旋轉的正方向，以OX_w軸為初始位置，旋轉第一角度，獲得一次旋轉坐標系，其中OZ_w軸為靜坐標系OX_wY_wZ_w的OZ_w軸，OX_w軸為靜坐標系OX_wY_wZ_w的OX_w軸；

基于所述一次旋轉坐標系，以OY_r軸正方向作為第二次繞軸線旋轉的正方向，以OZ_r軸為第二次旋轉初始位置，旋轉第二角度，獲得動態坐標系，其中OY_r軸為一次旋轉坐標系OX_rY_rZ_r的OY_r軸，OZ_r軸為一次旋轉坐標系OX_rY_rZ_r的OZ_r軸；

基于所述靜坐標系、動坐標系以及靜坐標系中U型旋轉溜槽的角速度，獲取U型旋轉溜槽在動坐標系中相對靜坐標系的角速度和角加速度數學模型，其中基于所述靜坐標系、動坐標系以及靜坐標系中U型旋轉溜槽的角速度，獲取U型旋轉溜槽在動坐標系中相對靜坐標系的角速度和角加速度數學模型包括：

根據所述靜坐標系和動坐標系之間的位置關系，確定所述靜坐標系和動坐標系之間的坐標變換矩陣；

根據所述坐標變換矩陣以及靜坐標系中U型旋轉溜槽的角速度，求解U型旋轉溜槽在動坐標系中相對靜坐標系的角速度和角加速度數學模型；

在所述動坐標系中，獲取爐料相對U型旋轉溜槽的運動位置、運動速度以及運動加速度；

基于U型旋轉溜槽在動坐標系中相對靜坐標系的角速度和角加速度數學模型，以及爐料相對U型旋轉溜槽的運動位置、運動速度以及運動加速度，獲取爐料相對靜坐標系的絕對加速度；

基于爐料相對靜坐標系的絕對加速度，在動坐標系中分析爐料的受力情況，并根據牛頓第二定律獲取爐料相對U型旋轉溜槽的運動軌跡數學模型；

根據所述運動軌跡數學模型，獲取爐料的運動位置和運動速度。

2.根據權利要求1所述的高爐U型溜槽上爐料運動軌跡建模方法，其特征在于，在所述動坐標系中，獲取爐料相對U型旋轉溜槽的運動位置、運動速度以及運動加速度包括：

獲取爐料在動坐標系中X_b軸的投影，其中X_b軸為動坐標系OX_bY_bZ_b的OX_b軸；

獲取爐料與U型旋轉溜槽對稱軸之間的夾角；

根據所述爐料在動坐標系中X_b軸的投影和爐料與U型旋轉溜槽對稱軸之間的夾角，獲取爐料相對U型旋轉溜槽的運動位置、運動速度以及運動加速度，其中，爐料相對U型旋轉溜槽的運動位置、運動速度以及運動加速度的計算公式分別為：

其中，分別表示爐料相對U型旋轉溜槽的運動位置、運動速度以及運動加速度，x表示爐料在動坐標系中X_b軸的投影，R表示U型旋轉溜槽的半徑，θ表示爐料與U型旋轉溜槽對稱軸之間的夾角，e表示U型旋轉溜槽的傾動距，和分別表示對x求一階導數和二階導數，和分別表示對θ求一階導數和二階導數。