專利名稱：大跨度懸臂桁架的提升及振動運(yùn)動控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及機(jī)械運(yùn)動控制領(lǐng)域中的一種大跨度懸臂桁架的提升及振動運(yùn)動控制方法。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對大跨度懸臂桁架由自垂?fàn)顟B(tài)大幅度提升至指定高度，再發(fā)生小幅度振動的平穩(wěn)運(yùn)動控制，以模擬大飛機(jī)飛行中機(jī)翼大撓度彎曲變形以及附帶的微幅振動。
背景技術(shù)：
飛機(jī)飛行過程中，機(jī)翼會經(jīng)過提升和振動兩個(gè)過程。如果對大跨度機(jī)翼進(jìn)行飛行環(huán)境試驗(yàn)，需要一種真實(shí)可行的試驗(yàn)平臺。大跨度懸臂桁架提升及振動運(yùn)動控制方法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，可以對機(jī)翼飛行環(huán)境進(jìn)行有效仿真并對其內(nèi)部安裝的液壓管路的安全性進(jìn)行合理試驗(yàn)評估。
大跨度懸臂桁架有兩種運(yùn)動控制方法第一種是提升運(yùn)動控制，如采用勻速提升的方法，即控制函數(shù)為線性函數(shù)，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于整個(gè)提升過程中速度恒定，易于控制。但這種方法的缺點(diǎn)在于其提升的初始時(shí)刻，速度與提升拉力均由零突變至某一定值，尤其是提升拉力突變值較大時(shí)，會引起系統(tǒng)的過沖擊；第二種是振動控制，若給懸臂桁架直接加載一定振幅和頻率的簡諧激勵(lì)同樣會對系統(tǒng)造成沖擊，若采用由小振幅、低頻率向較大振幅、較高頻率過渡的方法，逐步實(shí)現(xiàn)所需的簡諧激勵(lì)，則指令函數(shù)分段較多，運(yùn)動控制實(shí)現(xiàn)難度較大，且小振幅、低頻率運(yùn)動與大振幅、高頻率運(yùn)動之間的平滑銜接控制很難實(shí)現(xiàn)。中國機(jī)械工業(yè)建設(shè)總公司在其申請的專利“建筑物桁架整體提升方法及其設(shè)備，，(申請?zhí)?00410070075. 3，申請日2004.08. 11，公開號CN1609363A)公開了一種建筑物桁架整體提升方法及其設(shè)備。該專利申請說明書文件中在描述提升桁架時(shí)，涉及到一種提升方法，在提升初始時(shí)刻，用戶給主控計(jì)算機(jī)輸入一個(gè)初始提升速度，主控計(jì)算機(jī)通過控制液壓系統(tǒng)開始提升桁架，在提升過程中，各個(gè)提升點(diǎn)根據(jù)與主提升點(diǎn)的距離差來調(diào)節(jié)提升速度。該專利申請?zhí)峁┑奶嵘椒ù嬖诘牟蛔闶窃谔嵘跏己屯Ｖ箷r(shí)刻，提升速度與提升拉力可能產(chǎn)生突變，引起桁架振動，結(jié)構(gòu)可能會有沖擊。范文豹在其申請的專利“一種振動機(jī)械的激振方法”(申請?zhí)?01010171035. 3，申請日2010. 05. 13，申請公開號CN101844131A)申請公開一種振動機(jī)械的激振方法。該專利申請說明書文件中在描述振動機(jī)械的激振方法時(shí)，涉及到一種產(chǎn)生振動的方法將振動機(jī)械分成η部分，各部分之間用曲軸連接起來,通過曲軸的高速旋轉(zhuǎn),使各部分產(chǎn)生相位角相差360° /n的振動，振動的頻率由轉(zhuǎn)速決定，振動的振幅由曲軸的偏心距決定。該專利申請公開的振動方法存在的不足是在振動過程中振動的幅值、速度和加速度難以控制，振動不平穩(wěn)，在振動初始時(shí)刻和停止時(shí)刻可能會產(chǎn)生振動速度和加速度的突變，引起結(jié)構(gòu)沖擊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種大跨度懸臂桁架的提升和振動運(yùn)動控制方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體思路是液壓驅(qū)動系統(tǒng)通過控制大液壓缸提升懸臂桁架，通過控制小液壓缸給懸臂桁架加載振動；采用緩起緩?fù)５奶嵘椒?，確保大液壓缸在提升懸臂桁架的過程中運(yùn)動曲線連續(xù)光滑，結(jié)構(gòu)無過沖擊；采用緩起緩?fù)５恼駝臃椒?，避免小液壓缸在給懸臂桁架加載振動的過程中速度和加速度突變，造成懸臂桁架結(jié)構(gòu)損傷。本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下(I)選擇懸臂桁架振動或提升用戶根據(jù)控制需求選擇懸臂桁架的振動或提升控制方法，并設(shè)置液壓驅(qū)動系統(tǒng)的初始狀態(tài)Ia)選擇懸臂桁架的振動運(yùn)動用戶在上位PC機(jī)的操控界面列出的振動參數(shù)設(shè)置對話框中輸入懸臂桁架的振動幅值、頻率和振動時(shí)間參數(shù)后,執(zhí)行步驟4a)；
lb)選擇懸臂桁架的提升運(yùn)動用戶在上位PC機(jī)的操控界面列出的提升參數(shù)設(shè)置對話框中輸入懸臂桁架的提升高度和提升時(shí)間參數(shù)后，執(zhí)行步驟(2)。(2)提升懸臂桁架根據(jù)Ib)中設(shè)置的參數(shù)，液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制大液壓缸采用緩起緩?fù)Ｌ嵘椒ㄔ贗b)中設(shè)定的時(shí)間內(nèi)提升懸臂桁架到指定高度。(3)判斷懸臂桁架是否加載振動當(dāng)懸臂桁架提升到步驟Ib)中設(shè)定的提升高度停止后，判斷懸臂桁架是否需要再進(jìn)行加載振動。若需要加載振動，用戶在上位PC機(jī)的操控界面列出的振動參數(shù)設(shè)置對話框中輸入懸臂桁架的高度、振動幅值、頻率和振動時(shí)間參數(shù)后，執(zhí)行步驟4b)，否則，執(zhí)行步驟
(5)。⑷加載振動4a)根據(jù)步驟Ia)中設(shè)定的振動參數(shù)，液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制小液壓缸采用緩起緩?fù)Ｕ駝臃椒ńo懸臂桁架加載振動；4b)根據(jù)步驟(3)中設(shè)定的振動參數(shù)，液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制小液壓缸采用緩起緩?fù)Ｕ駝臃椒ńo懸臂桁架加載振動。(5)結(jié)束液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制懸臂桁架回到初始位置。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)第一，由于本發(fā)明采用緩起緩?fù)Ｌ嵘椒▉砜刂拼笠簤焊滋嵘龖冶坭旒?，懸臂桁架從最低位置到最高位置的過程中，其位移，速度和加速度的變化曲線都連續(xù)，且速度與加速度均以零開始，以零結(jié)束，克服了現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)現(xiàn)懸臂桁架提升過程中速度與提升拉力產(chǎn)生突變，結(jié)構(gòu)可能會產(chǎn)生過沖擊的缺點(diǎn)，使得本發(fā)明具有控制過程安全、仿真效果接近真實(shí)情況的優(yōu)點(diǎn)。第二，由于本發(fā)明采用緩起緩?fù)Ｕ駝臃椒▉砜刂菩∫簤焊捉o懸臂桁架加載振動，使得懸臂桁架從振動開始到振動結(jié)束，速度與加速度的變化曲線均由零緩慢增大至某定值后再緩慢降至零，對激勵(lì)起、停進(jìn)行了平滑過渡，結(jié)構(gòu)無沖擊，解決了現(xiàn)有技術(shù)給懸臂桁架加載振動時(shí)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)沖擊、振動控制難以實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)，使得本發(fā)明具有控制方法簡單、仿真效果接近真實(shí)情況的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的流程圖；圖2為本發(fā)明在提升過程中的位移、速度和加速度曲線仿真示意圖；圖3為本發(fā)明在初始位置振動的位移、速度和加速度曲線仿真示意圖；圖4為本發(fā)明在提升到指定高度后再振動的位移、速度和加速度曲線仿真示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是通過控制大跨度懸臂桁架的提升和振動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)主要由上位PC機(jī)和液壓驅(qū)動系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動系統(tǒng)由一個(gè)大液壓缸串聯(lián)一個(gè)小液壓缸和相應(yīng)的控制裝 置組成。懸臂桁架的一端被固定在一個(gè)底座桁架上，懸臂桁架的另一端安裝在小液壓缸的活塞桿端部，小液壓缸活塞桿另一端串聯(lián)在一個(gè)大液壓缸活塞桿的端部，大液壓缸被垂直倒掛在一個(gè)門式祐1架上。本發(fā)明中懸臂桁架有三種控制方法在初始位置給懸臂桁架加載振動、將懸臂桁架提升到指定高度、將懸臂桁架提升到指定高度后給其加載振動。若先在初始位置給懸臂桁架加載振動，則選擇懸臂桁架的振動控制方法；若將懸臂桁架提升到指定高度，則選擇懸臂桁架的提升控制方法；若將懸臂桁架提升到指定高度后給其加載振動，則先選擇懸臂桁架的提升控制方法，待懸臂桁架到指定高度后，再選擇懸臂桁架的振動控制方法給其加載振動。在液壓驅(qū)動系統(tǒng)開始控制懸臂桁架運(yùn)動時(shí)，必須先選擇懸臂桁架的控制方法，并設(shè)置與之對應(yīng)的液壓驅(qū)動系統(tǒng)的初始狀態(tài)。下面結(jié)合附圖1，對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。步驟I，選擇懸臂桁架振動或提升選擇懸臂桁架的振動控制方法，在上位PC機(jī)的操控界面列出的振動參數(shù)設(shè)置對話框中輸入懸臂桁架的振動幅值、頻率和振動時(shí)間參數(shù)，對話框中會有每個(gè)參數(shù)的說明及范圍限定，用戶可根據(jù)參數(shù)要求輸入合適的參數(shù)，點(diǎn)擊上位PC機(jī)的啟動振動按鈕，控制液壓系統(tǒng)開始給懸臂桁架加載振動。選擇懸臂桁架的提升控制方法，在上位PC機(jī)的操控界面列出的提升參數(shù)設(shè)置對話框中輸入懸臂桁架的提升高度和提升時(shí)間參數(shù)，對話框中會有每個(gè)參數(shù)的說明及范圍限定，用戶可根據(jù)參數(shù)要求輸入合適的參數(shù)，點(diǎn)擊上位PC機(jī)的啟動提升按鈕，控制液壓系統(tǒng)開始提升懸臂桁架。步驟2，提升懸臂桁架液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制大液壓缸提升懸臂桁架的過程中，為防止懸臂桁架在提升初始時(shí)刻和提升停止時(shí)刻產(chǎn)生結(jié)構(gòu)過沖擊，必須采用一種緩起緩?fù)５目刂品椒ㄌ嵘龖冶坭旒?。該方法?yīng)滿足的邊界條件首先，懸臂桁架提升緩起時(shí)刻的位移、速度和加速度的初始邊界條件都為零；其次，懸臂桁架提升緩?fù)r(shí)刻的位移邊界條件為提升的指定高度，懸臂桁架提升緩?fù)r(shí)刻的速度和加速度邊界條件都為零；即得如下表達(dá)式s(0) = O, s' (O) = O, s" (O) = O, s (tf) = Smax, s' (tf) = O, s" (tf) = 0其中，s(0)表示懸臂桁架緩起時(shí)刻的提升位移，s' (O)表示懸臂桁架緩起時(shí)刻的提升速度，s" (O)表示懸臂桁架緩起時(shí)刻的提升加速度，s(tf)表示懸臂桁架緩?fù)r(shí)刻的提升位移，tf表示用戶在上位PC機(jī)中輸入的提升時(shí)間，Smax表示用戶在上位PC機(jī)中輸入的提升高度，S' (tf)表示懸臂桁架在緩?fù)r(shí)刻的提升速度，S" (tf)表示懸臂桁架在緩?fù)r(shí)刻的提升加速度。根據(jù)上述邊界條件，可以唯一確定一個(gè)下述五次位移方程s(t)=6t5 SJtf5 -15t4SmaJtf4+1 Ot3 SmwZtf3其中，s(t)表示懸臂桁架在t時(shí)刻的提升高度，t表示懸臂桁架的運(yùn)動時(shí)間，Smax表示用戶在上位PC機(jī)中輸入的提升高度，tf表示用戶在上位PC機(jī)中輸入的提升時(shí)間；其次，對上述位移方程求一階導(dǎo)數(shù)得到下述懸臂桁架的速度方程s(t) =30t4SmJtf -60t3 SmcJtf4+30t2 SmaJtf其中，s' (t)表示懸臂桁架在t時(shí)刻的提升速度，t表示懸臂桁架的運(yùn)動時(shí)間，Smax表示用戶在上位PC機(jī)中輸入的提升高度，tf表示用戶在上位PC機(jī)中輸入的提升時(shí)間；最后，對上述速度方程求一階導(dǎo)數(shù)得到下述懸臂桁架的加速度方程s\t) =120t3 SmJtf -18012SmaJtf4+60tSma/tf其中，s" (t)表示懸臂桁架在t時(shí)刻的提升加速度，t表示懸臂桁架的運(yùn)動時(shí)間，Sfflax表示用戶在上位PC機(jī)中輸入的提升高度，tf表示用戶在上位PC機(jī)中輸入的提升時(shí)間；經(jīng)過上述位移方程、速度方程和加速度方程，可以得到懸臂桁架的實(shí)時(shí)提升位移、實(shí)時(shí)提升速度和實(shí)時(shí)提升加速度。液壓驅(qū)動系統(tǒng)將得到的實(shí)時(shí)提升速度經(jīng)過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓值，電壓值控制比例調(diào)速閥的開口大小，比例調(diào)速閥的開口大小控制大液壓缸中液壓油的流量。比例調(diào)速閥在緩起時(shí)刻閥門是關(guān)閉的，隨著實(shí)時(shí)提升速度的緩慢增力口，經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到的電壓值緩慢增加，閥門緩慢打開，流量逐漸增大。該流量控制大液壓缸以逐漸增大的實(shí)時(shí)提升速度和實(shí)時(shí)提升加速度提升懸臂桁架；提升一段時(shí)間后，實(shí)時(shí)提升速度開始緩慢減小，經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到的電壓值緩慢減小，閥門緩慢關(guān)閉，流量逐漸減小。大液壓缸以逐漸減小的實(shí)時(shí)提升速度和提升加速度提升懸臂桁架，當(dāng)懸臂桁架到達(dá)指定高度后，大液壓缸的提升速度和提升加速度降至零。該控制過程可以確保大液壓缸將懸臂桁架從最低位置提升到最高位置的過程中，位移，速度和加速度的變化曲線都連續(xù)，且速度與加速度均從零開始，以零結(jié)束，結(jié)構(gòu)無沖擊。步驟3，判斷懸臂桁架是否加載振動當(dāng)懸臂桁架提升到用戶在上位PC機(jī)中輸入的指定高度停止后，判斷懸臂桁架是否需要再進(jìn)行加載振動。若需要加載振動，用戶在上位PC機(jī)的操控界面列出的振動參數(shù)設(shè)置對話框中輸入懸臂桁架的高度、振動幅值、頻率和振動時(shí)間參數(shù)后，點(diǎn)擊上位PC機(jī)的啟動振動按鈕，控制液壓系統(tǒng)開始給懸臂桁架加載振動。否則，點(diǎn)擊上位PC機(jī)的回零按鈕，液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制懸臂桁架回到初始位置。 步驟4,加載振動液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制小液壓缸給懸臂桁架加載振動的過程中，為防止懸臂桁架在振動初始時(shí)刻和振動停止時(shí)刻因產(chǎn)生結(jié)構(gòu)沖擊而損傷結(jié)構(gòu)，因此，必須采用一種緩起緩?fù)５目刂品椒ńo懸臂桁架加載振動。該方法應(yīng)滿足的邊界條件首先，懸臂桁架振動緩起時(shí)刻的位移初始邊界條件為懸臂桁架所在的高度，速度和加速度的初始邊界條件都為零；其次，懸臂桁架振動緩?fù)r(shí)刻的位移停止邊界條件為懸臂桁架緩起時(shí)刻所在的高度，速度和加速度的停止邊界條件都為零；首先，根據(jù)上述要求，采用下述位移方程規(guī)劃懸臂桁架的振動軌跡沖)=+Ae^ °mt tf 久))sin(27T fit-tf ))其中，s(t)表示懸臂桁架在t時(shí)刻的振動位移值，t表示懸臂桁架運(yùn)動時(shí)間，Stl表示用戶在上位PC機(jī)中輸入的提升高度，A表示振動幅值，T0表示振動總時(shí)間，tf表示將懸臂桁架提升到Stl高度所用的時(shí)間，f表示振動頻率，若在提升前直接給懸臂桁架加載振動，則tf等于零，S0等于零；其次，對上述位移方程分別進(jìn)行一階和二階求導(dǎo)，得到懸臂桁架的實(shí)時(shí)振動速度和加速度；液壓驅(qū)動系統(tǒng)將得到的實(shí)時(shí)振動速度經(jīng)過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓，該電壓經(jīng)過功率放大電路轉(zhuǎn)換成電流。該電流的極性控制伺服閥閥門的開口方向，電流值大小控 制伺服閥閥門的開口大小。伺服閥閥門的開口方向控制小液壓缸給懸臂桁架加載振動的方向，伺服閥閥門的開口大小控制小液壓缸中液壓油的流量。伺服閥在緩起時(shí)刻閥門是關(guān)閉的，隨著實(shí)時(shí)振動速度的緩慢增加，經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器和功率放大電路得到的電流值緩慢增加，閥門緩慢打開，流量逐漸增大。該流量控制小液壓缸以逐漸增大的實(shí)時(shí)振動速度和實(shí)時(shí)振動加速度給懸臂桁架加載振動；振動一段時(shí)間后，實(shí)時(shí)振動速度開始緩慢減小，經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器和功率放大電路得到的電流值緩慢減小，閥門緩慢關(guān)閉，流量逐漸減小。小液壓缸以逐漸減小的實(shí)時(shí)振動速度和實(shí)時(shí)振動加速度給懸臂桁架加載振動，當(dāng)懸臂桁架振動停止時(shí)，小液壓缸給懸臂桁架加載的振動速度和振動加速度降至零。該控制過程可以確保小液壓缸控制懸臂桁架從振動初始到振動結(jié)束，懸臂桁架振動的位移、速度與加速度的變化曲線均由零緩慢增大，執(zhí)行到規(guī)定時(shí)間時(shí)再緩慢降至零，對激勵(lì)起、停進(jìn)行了平滑過渡，結(jié)構(gòu)無沖擊。步驟5,結(jié)束點(diǎn)擊上位PC機(jī)的回零按鈕，液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制懸臂桁架回到初始位置。下面結(jié)合仿真圖對本發(fā)明的效果做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖2為本發(fā)明在Matlab仿真軟件中的提升運(yùn)動曲線圖，其中，圖2(a)表示懸臂桁架的位移曲線圖，大液壓缸按照圖中所示位移軌跡提升懸臂桁架，圖中橫坐標(biāo)代表時(shí)間，單位是秒，縱坐標(biāo)代表位移，單位是毫米；圖2(b)為懸臂桁架的速度曲線圖，大液壓缸按照圖中所示速度軌跡控制實(shí)時(shí)提升速度，圖中橫坐標(biāo)代表時(shí)間，單位是秒，縱坐標(biāo)代表速度，單位是毫米/秒；圖2(c)為懸臂桁架的加速度曲線圖，大液壓缸按照圖中所示加速度軌跡控制實(shí)時(shí)提升加速度，圖中橫坐標(biāo)代表時(shí)間，單位是秒，縱坐標(biāo)代表加速度，單位是毫米/平方秒。大液壓缸按照緩起緩?fù)Ｌ嵘椒▽冶坭旒芴嵘?032mm高度，提升時(shí)間為120s。從圖2 (a)、圖2 (b)和圖2 (c)所示的曲線中可以看出，懸臂桁架從最低位置到最高位置的過程中，其位移，速度和加速度的變化曲線都連續(xù)，且速度與加速度均從零開始，至零結(jié)束，表示整個(gè)提升過程是緩起緩?fù)５?。圖3為本發(fā)明在Matlab仿真軟件中的振動運(yùn)動曲線圖，其中，圖3(a)表示懸臂桁架的位移曲線圖，小液壓缸按照圖中所示位移軌跡給懸臂桁架加載振動，圖中橫坐標(biāo)代表時(shí)間，單位是秒，縱坐標(biāo)代表位移，單位是毫米；圖3 (b)為懸臂桁架的速度曲線圖，小液壓缸按照圖中所示速度軌跡控制實(shí)時(shí)振動速度，圖中橫坐標(biāo)代表時(shí)間，單位是秒，縱坐標(biāo)代表速度，單位是毫米/秒；圖3(()為懸臂桁架的加速度曲線圖，小液壓缸按照圖中所示加速度軌跡控制實(shí)時(shí)振動加速度，圖中橫坐標(biāo)代表時(shí)間，單位是秒，縱坐標(biāo)代表加速度，單位是毫米/平方秒。小液壓缸按照緩起緩?fù)Ｕ駝臃椒ㄔ诔跏嘉恢媒o懸臂桁架加載振動，振動幅值為10mm，振動頻率為I. 5Hz，振動總時(shí)間為20s。從圖3 (a)、圖3(b)和圖3(c)所示的曲線中可以看出，懸臂桁架從振動開始到振動結(jié)束，速度與加速度的變化曲線均由零緩慢增大至某定值后再緩慢降至零，表示整個(gè)振動過程是緩起緩?fù)５?。圖4為本發(fā)明在Matlab仿真軟件中的振動運(yùn)動曲線圖，其中，圖4(a)表示懸臂桁架的位移曲線圖，小液壓缸按照圖中所示位移軌跡給懸臂桁架加載振動，圖中橫坐標(biāo)代表時(shí)間，單位是秒，縱坐標(biāo)代表位移，單位是毫米；圖4(b)為懸臂桁架的速度曲線圖，小液壓缸按照圖中所示速度軌跡控制實(shí)時(shí)振動速度，圖中橫坐標(biāo)代表時(shí)間，單位是秒，縱坐標(biāo)代表速度，單位是毫米/秒；圖4(()為懸臂桁架的加速度曲線圖，小液壓缸按照圖中所示加速度軌跡控制實(shí)時(shí)振動加速度，圖中橫坐標(biāo)代表時(shí)間，單位是秒，縱坐標(biāo)代表加速度，單位是毫米/平方秒。大液壓缸用120s的時(shí)間將懸臂桁架提升到1032mm高度后，小液壓缸按照緩 起緩?fù)Ｕ駝臃椒ńo懸臂桁架施加振動，振動幅值為10mm，振動頻率為I. 5Hz，振動總時(shí)間為20s。從圖4(a)、圖4(b)和圖4(c)所示的曲線中可以看出，懸臂桁架從振動開始到振動結(jié)束，速度與加速度的變化曲線均由零緩慢增大至某定值后再緩慢降至零，表示整個(gè)振動過程是緩起緩?fù)５摹?br> 權(quán)利要求
1.大跨度懸臂桁架的提升及振動運(yùn)動控制方法，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下 (1)選擇懸臂桁架振動或提升 用戶根據(jù)控制需求選擇懸臂桁架的振動或提升控制方法，并設(shè)置液壓驅(qū)動系統(tǒng)的初始狀態(tài) Ia)選擇懸臂桁架的振動運(yùn)動用戶在上位PC機(jī)的操控界面列出的振動參數(shù)設(shè)置對話框中輸入懸臂桁架的振動幅值、頻率和振動時(shí)間參數(shù)后，執(zhí)行步驟4a)； lb)選擇懸臂桁架的提升運(yùn)動用戶在上位PC機(jī)的操控界面列出的提升參數(shù)設(shè)置對話框中輸入懸臂桁架的提升高度和提升時(shí)間參數(shù)后，執(zhí)行步驟(2); (2)提升懸臂桁架 根據(jù)Ib)中設(shè)置的參數(shù)，液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制大液壓缸采用緩起緩?fù)Ｌ嵘椒ǎ贗b)中設(shè)定的時(shí)間內(nèi)提升懸臂桁架到指定高度； (3)判斷懸臂桁架是否加載振動 當(dāng)懸臂桁架提升到步驟Ib)中設(shè)定的提升高度停止后，判斷懸臂桁架是否需要再進(jìn)行加載振動，若需要加載振動，用戶在上位PC機(jī)的操控界面列出的振動參數(shù)設(shè)置對話框中輸入懸臂桁架的高度、振動幅值、頻率和振動時(shí)間參數(shù)后，執(zhí)行步驟4b)，否則，執(zhí)行步驟(5)； (4)加載振動 4a)根據(jù)步驟la)中設(shè)定的振動參數(shù)，液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制小液壓缸采用緩起緩?fù)Ｕ駝臃椒ńo懸臂祐1架加載振動； 4b)根據(jù)步驟(3)中設(shè)定的振動參數(shù)，液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制小液壓缸采用緩起緩?fù)Ｕ駝臃椒ńo懸臂桁架加載振動； (5)結(jié)束 液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制懸臂桁架回到初始位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大跨度懸臂桁架的提升及振動運(yùn)動控制方法，其特征在于步驟(2)中所述的緩起緩?fù)Ｌ嵘椒ㄈ缦? 第一步，確定懸臂桁架緩起緩?fù)５倪吔鐥l件首先，將懸臂桁架提升緩起時(shí)刻的位移、速度和加速度的初始邊界條件設(shè)定為零；其次，將步驟Ia)中輸入的提升高度設(shè)定為懸臂桁架提升緩?fù)r(shí)刻的位移邊界條件，將懸臂桁架提升緩?fù)r(shí)刻的速度和加速度邊界條件設(shè)定為零； 第二步，規(guī)劃液壓驅(qū)動系統(tǒng)提升懸臂桁架的軌跡，導(dǎo)出懸臂桁架的速度和加速度 首先，采用下述位移方程得到懸臂桁架的實(shí)時(shí)提升位移 s(t)=6t5SmaJtf-ISt4SmaJtf IOt SmaJtf 其中，S(t)表示懸臂桁架在t時(shí)刻的提升高度，t表示懸臂桁架的運(yùn)動時(shí)間，Smax表示步驟Ia)中設(shè)定的懸臂桁架的提升高度，tf表示步驟Ia)中設(shè)定的懸臂桁架的提升時(shí)間；其次，采用下述速度方程得到懸臂桁架的實(shí)時(shí)提升速度s (t) =3Ot SmaxZtf -60t SmaxZtf +30t SmaxZif 其中，S' (t)表示懸臂桁架在t時(shí)刻的實(shí)時(shí)提升速度，t表示懸臂桁架的運(yùn)動時(shí)間，Smax表示步驟Ia)中設(shè)定的懸臂桁架的提升高度，~表示步驟Ia)中設(shè)定的懸臂桁架的提升時(shí)間；最后，采用下述加速度方程得到懸臂桁架的實(shí)時(shí)提升加速度
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大跨度懸臂桁架的提升及振動運(yùn)動控制方法，其特征在于步驟(4)中所述的緩起緩?fù)Ｕ駝臃椒ㄈ缦? 第一步，確定懸臂桁架緩起緩?fù)５倪吔鐥l件 將懸臂桁架振動緩起時(shí)刻的位移初始邊界條件設(shè)定為懸臂桁架所在的高度，速度和加速度的初始邊界條件都為零；將懸臂桁架振動緩?fù)r(shí)刻的位移停止邊界條件設(shè)定為懸臂桁架緩起時(shí)刻所在的高度，速度和加速度的停止邊界條件都為零； 第二步，規(guī)劃液壓驅(qū)動系統(tǒng)給懸臂桁架加載振動的軌跡，設(shè)定懸臂桁架振動速度和振動加速度 首先，采用下述位移方程設(shè)定懸臂桁架的實(shí)時(shí)振動位移
全文摘要
本發(fā)明公開一種大跨度懸臂桁架的提升及振動運(yùn)動控制方法，本發(fā)明對懸臂桁架控制方法有三種在初始位置給懸臂桁架加載振動、將懸臂桁架提升到指定高度、將懸臂桁架提升到指定高度后給其加載振動。本發(fā)明采用緩起緩?fù)Ｌ嵘椒刂拼笠簤焊滋嵘龖冶坭旒芤约安捎镁徠鹁復(fù)Ｕ駝臃椒刂菩∫簤焊捉o懸臂桁架加載振動。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)現(xiàn)懸臂桁架提升和振動過程中速度與加速度產(chǎn)生突變，結(jié)構(gòu)可能會產(chǎn)生過沖擊的缺點(diǎn)，由此使得本發(fā)明具有了控制過程安全，控制方法簡單的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G05B19/04GK102890464SQ20121039273
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者仇原鷹, 王龍, 段學(xué)超, 米建偉, 潘勇, 盛英, 趙澤 申請人:西安電子科技大學(xué)