一种三铰点多级液压快速起竖恒功率轨迹规划方法技术

本发明专利技术公开了一种三铰点多级液压快速起竖恒功率轨迹规划方法，解决了一类大型特种装置三铰点多级液压快速起竖的恒功率轨迹规划问题。所述方法步骤如下：基于牛顿力学建立起竖运动的数学模型；利用该数学模型建立三铰点液压起竖系统的力矩模型，包括起竖过程中由于重力所产生的重力矩、加速转动产生的动量矩和风载荷产生的力矩；采取恒功率进行起竖轨迹规划，包括多级缸换级时采用主动换级控制以降低换级冲击、活塞正常伸出时采用恒功率控制；最后将各部分力矩代入到数学模型中，计算出起竖角度、角速度、液压缸出力、功率和流量。本发明专利技术提供的轨迹规划方法可用于多级缸起竖轨迹规划，降低换级冲击，提高装机功率重量比，应用于工程实际。工程实际。工程实际。

【技术实现步骤摘要】
一种三铰点多级液压快速起竖恒功率轨迹规划方法


[0001]本专利技术涉及特种车辆液压
，更具体的说，具体涉及一种三铰点多级液压缸快速起竖恒功率轨迹规划方法。
技术背景
[0002]特种车辆(如起重机、随车吊、导弹发射车等)的起竖系统一般采用三铰点的运动传动方式，其作业方式特殊，常面临着快速起竖到位的性能要求。
[0003]特种起竖车辆在进行作业时，会面临工况的不确定性。其中风载荷是一个不可忽略的因素。地面风载荷是一种随机激励，在起竖过程中可能对上装设备造成振动等影响，影响最终的起竖精度和作业性能。故有必要对特种起竖车辆在快速起竖中的风载进行考虑和研究。
[0004]大型特种起竖车辆的上装整体尺寸和负载较大，一般采用液压缸完成起竖。液压缸受限于安装空间有限，故液压缸结构形式为多级缸，即前一级的活塞作为后一级液压缸的缸筒，液压缸在换级时会发生碰撞，导致流量、速度和力的突变，不可避免地对负载产生冲击，故很有必要在液压缸换级时实施主动换级控制，提高起竖过程的稳定性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三铰点多级液压快速起竖恒功率轨迹规划方法，其特征在于，步骤如下：步骤1、基于牛顿力学建立三铰点多级液压起竖系统的数学模型；步骤2、根据三铰点多级液压起竖系统，建立负载力矩计算模型；步骤3、基于恒功率，结合负载力矩计算模型，计算在恒功率条件下负载绕耳轴转动角速度、角度、液压缸推力、压力、功率、流量，并分别绘制负载起竖角加速度
‑
角速度
‑
角度、液压缸推力、液压缸功率、流量的实时轨迹曲线，实现对三铰点多级液压快速起竖恒功率轨迹规划。2.根据权利要求1所述的一种三铰点多级液压快速起竖恒功率轨迹规划方法，其特征在于，步骤1中，基于牛顿力学建立三铰点多级液压起竖系统的数学模型，具体如下：所述三铰点多级液压起竖系统中，负载的质量为m，O3为质心；上铰点为O2，下铰点O1；液压缸行程为l，采用普通四级缸完成快速起竖；负载在液压缸驱动下绕耳轴O做俯仰运动，初始状态为起竖前负载所处的水平状态；上仰状态为起竖过程中的任一状态；为便于分析建模，假设如下：假设1：包含负载的三铰点多级液压起竖系统所处地面绝对水平；假设2：起竖过程中无外界不可抗力干扰；假设3：起竖过程中各质心相对位置不变；使用转矩作为起竖动作的驱动，根据牛顿运动学方程建立三铰点多级液压起竖系统的数学模型如下：式(1)中J为负载关于耳轴O的转动惯量；代表负载的起竖角加速度；M
G
为受到的自身重量所引起的阻力矩；M为液压缸推力所产生的力矩；d为风载荷。3.根据权利要求2所述的一种三铰点多级液压快速起竖恒功率轨迹规划方法，其特征在于，步骤2中，根据三铰点多级液压起竖系统，建立负载力矩计算模型，步骤如下：负载的起竖角度为θ，初始值为0
°
，由于起竖转轴偏心导致的重力力矩M1为：M1×
mgL4cos(β0+θ)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中，L4为负载质心到耳轴的距离，g为重力加速度；由于水平位置因负载质量发生偏心，质心到耳轴方向与水平方向之间的初始夹角为β0；满载时起竖转动惯量为J
f
，则起竖加速的转矩M2为：重力矩和加速产生的起竖力矩之和M
f
为：M
f
＝M1+M2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)在研究风载荷对负载起竖过程中影响时，忽略竖直方向风的影响，即将风载荷理想化为平行于地面方向的作用力，其作用力的计算采用阵风因子法；则风载荷的大小为：F
W
＝∑p
i
A
i
＝p
i
A
imax
sin(θ)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式中，F
W
为等效风载荷的集中力；A
i
为负载迎风面积，其最大值为A
imax
；p
i
为计算风压，计算风压垂直作用于负载的迎风面上，p
i
由下式计算得：p
i
＝qC
x
K
h
β
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
式中，q为额定风压；C
x
为气...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建勇，樊雕，卢卫建，葛曜文，黎兰，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：