伸缩臂高空作业车臂架振动主动控制方法研究.doc

伸缩臂高空作业车臂架振动主动控制方法研究高空作业车作为一种运送人员到指定位置作业、营救被困伤员的设备,是现代城市消防中的必要装备。考虑到高空作业车载人为主的工作特点,对其作业过程中的振动进行主动控制以保证平稳性和安全性具有重要意义。本文以伸缩臂高空作业车为研究对象,通过对变幅液压系统的稳定性和臂架系统振动特性展开研究,基于自适应控制理论构建闭环系统,实现对臂架振动的主动控制。主要研究内容如下:首先,研究了伸缩臂高空作业车变幅系统中变幅液压缸的伸缩与变幅角的关系,针对伸缩臂高空作业车变幅液压系统,建立了变幅液压控制系统的数学模型,得到了变幅液压系统的开环传递函数,并利用Matlab对变幅液压系统的稳定性进行了验证。其次,以等截面梁的横向弯曲振动方程为基础,推导了具有端部质量变截面梁的横向弯曲振动方程,确立了变截面梁模型的边界条件。并基于变量分离法,实现了变截面梁模型的振动方程的求解,得出了变截面梁模型的振动状态空间表达式。将伸缩臂高空作业车的臂架系统简化为具有端部质量的变截面梁模型,得出了伸缩臂高空作业车的状态空间表达式,并对伸缩臂高空作业车的臂架系统进行了能控性和能观性分析。然后,对伸缩臂高空作业车在实际工作中的工况进行了分析,提出了臂架仰角突然变化和载荷变化是伸缩臂高空作业车在变幅工作过程中产生振动的两个原因,在Simulink中对在臂架仰角变化下和不同载荷下臂头振动响应进行了仿真分析。接着,针对伸缩臂高空作业车在变幅过程中的振动问题,提出了基于Popov超稳定性理论的模型参考自适应减振控制方法。设计了基于Popov超稳定性理论模型参考自适应控制系统,在Simulink中对臂架系统的振动进行了仿真分析,验证了基于Popov超稳定性理论设计的模型参考自适应控制系统对于伸缩臂高空作业车臂架振动主动控制的有效性。进一步探讨了在模型参考自适应控制系统中的积分增益和比例增益对控制系统的影响。最后,建立了伸缩臂高空作业车臂架振动主动控制的实验方案,提出了采用传感器获取臂架系统状态变量的方法,并构建了以电液比例阀的电流为输入,臂头的响应为输出的臂架主动减振控制方案。