【摘要】：混凝土泵車是建筑行業(yè)應(yīng)用最廣泛的機(jī)械設(shè)備之一,具有操作靈活、方便高效等諸多優(yōu)點(diǎn)�；炷帘密嚤奂苁且粋�多自由度的冗余系統(tǒng),伸展長度達(dá)幾十米。泵車作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜,傳統(tǒng)控制多采用手動控制單節(jié)臂架運(yùn)轉(zhuǎn)的方式。隨著技術(shù)發(fā)展和施工需要,如何控制泵車臂架協(xié)調(diào)、平穩(wěn)、準(zhǔn)確、可靠地運(yùn)動成為近年來研究的熱點(diǎn)。本論文主要包括兩大部分：一是完成了基于ZigBee的泵車臂架的遙控裝置設(shè)計(jì)制作；二是構(gòu)建泵車智能臂架半實(shí)物仿真平臺,并對被控對象臂架模型進(jìn)行動力學(xué)建模�；炷帘密嚤奂苓b控裝置包括發(fā)射端和接收端兩部分。發(fā)射端上有多功能集成操作搖桿和按鍵,操作者通過操作搖桿和按鍵下發(fā)操作指令。發(fā)射端安裝有LCD屏,用來顯示臂架實(shí)際角度信息。接收端接收指令后轉(zhuǎn)換成CAN信號并發(fā)送至CAN總線,供半實(shí)物仿真平臺中的PLC控制器接收。本次設(shè)計(jì)改變了操作者直接控制每一節(jié)臂架的傳統(tǒng)操作方式,而是利用多功能集成操作手柄給出澆筑點(diǎn)的運(yùn)動軌跡所對應(yīng)的臂架升降、伸縮和轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)角度,再由PLC控制器按照開環(huán)控制閉環(huán)檢測控制策略規(guī)劃臂架和轉(zhuǎn)臺的運(yùn)動并實(shí)施驅(qū)動。為了更好地研究混凝土泵車臂架的智能控制建立混凝土泵車半實(shí)物仿真平臺。平臺由PLC車載控制器、工控機(jī)模擬臂架系統(tǒng)和上位機(jī)臂架仿真顯示部分組成。首先,建立混凝土泵車的動力學(xué)模型,在工控機(jī)上運(yùn)行,用工控機(jī)模擬實(shí)際泵車臂架系統(tǒng)。再者,PLC控制器接收遙控裝置指令和臂架角度信息,根據(jù)逆運(yùn)動學(xué)運(yùn)算,規(guī)劃臂架運(yùn)動軌跡,采用開環(huán)控制閉環(huán)檢測算法控制臂架運(yùn)動,輸出PWM驅(qū)動信號。工控機(jī)利用數(shù)據(jù)采集板卡采集實(shí)際PLC控制器輸出的驅(qū)動信號,利用建立的臂架模型,由工控機(jī)算出臂架角度實(shí)際變化情況。最后,將各轉(zhuǎn)角信息通過工控機(jī)的CAN口輸出,以便PLC控制器接收和上位機(jī)仿真顯示。在遙控裝置和半實(shí)物仿真平臺都設(shè)計(jì)完成之后,對遙控裝置的發(fā)射端和接收端進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明,發(fā)射端硬件工作正常,可正常掃描搖桿、按鍵信息并發(fā)送指令,LCD屏可準(zhǔn)確顯示臂架角度等參數(shù),接收端和發(fā)射端通信正常。對半實(shí)物仿真平臺中PLC控制器和上位機(jī)顯示部分進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)調(diào),實(shí)現(xiàn)遙控發(fā)射端60ms定時發(fā)送指令給接收端,接收端接收數(shù)據(jù)之后打包成CAN信號發(fā)送到CAN總線,PLC接收遙控指令和臂架反饋的實(shí)際角度信息,開環(huán)控制閉環(huán)檢測算法運(yùn)行效果好。
[Abstract]:Concrete pump car is one of the most widely used mechanical equipment in construction industry. It has many advantages, such as flexible operation, convenient and efficient operation and so on. The boom of concrete pump truck is a multi-degree of freedom redundant system, stretching up to tens of meters. The working environment of pump car is complex, the traditional control adopts the manual control mode of single-link jib operation. With the development of technology and the need of construction, how to control the coordinated, smooth, accurate and reliable movement of the boom of pump has become a hot topic in recent years. This paper mainly includes two parts: one is to complete the design and manufacture of remote control device of the boom of pump vehicle based on ZigBee, the other is to construct the hardware-in-the-loop simulation platform of intelligent boom of pump vehicle, and to model the dynamic model of the controlled object. The remote control device of the arm of a concrete pump vehicle includes two parts: the transmitter and the receiver. The transmitter has multi-function integrated operation lever and key, the operator sends the operation instruction through the operation rocker and key. A LCD screen is installed at the transmitter to display the actual angle information of the boom. After receiving the instructions, the receiver converts them into CAN signals and sends them to the CAN bus, which can be received by the PLC controller in the hardware-in-the-loop simulation platform. This design has changed the traditional operation mode in which the operator directly controls each section of the arm, but uses the multi-function integrated operating handle to give the boom lift, expansion and rotation angle corresponding to the movement track of the pouring point. The motion of boom and turntable is planned and actuated by PLC controller according to open loop control and closed loop detection control strategy. In order to better study the intelligent control of the arm of concrete pump vehicle, the hardware-in-the-loop simulation platform of concrete pump vehicle is established. The platform is composed of PLC vehicle controller, industrial computer simulation boom system and upper computer arm display simulation. First of all, the dynamic model of concrete pump car is established, which runs on the industrial control computer, and simulates the actual pump truck boom system with the industrial control computer. Furthermore, the PLC controller receives the instructions of the remote control device and the angle information of the arm, according to the inverse kinematics operation, plans the motion trajectory of the arm, uses the open-loop control closed-loop detection algorithm to control the arm motion, and outputs the PWM driving signal. The data acquisition board card is used to collect the driving signal from the actual PLC controller. The actual change of the jib angle is calculated by using the established arm model. Finally, the information of each corner is output through the CAN port of the industrial control computer, so that the PLC controller can receive the information and the simulation of the upper computer can be displayed. After the remote control device and the hardware-in-the-loop simulation platform are designed, the transmitter and receiver of the remote control device are debugged. The debugging results show that the hardware of the transmitter works normally, the rocker can be scanned normally, the key information is sent and instructions are sent, the LCD screen can accurately display the angle of the arm, and the communication between the receiver and the transmitter is normal. The PLC controller and the display part of the host computer in the hardware-in-the-loop simulation platform are combined and adjusted to realize the remote control transmitter 60ms periodically sending instructions to the receiving end. After receiving the data at the receiving end, the CAN signal is packaged and sent to the CAN bus. The PLC receives the actual angle information of the remote control instruction and the arm, and the open-loop control closed-loop detection algorithm works well.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU646

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本文編號：2386167