基于adams和simulink的柔性混凝土泵车臂架系统的动力学仿真设计与研究

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1、乘兩扛ｆ硕ｄｂ学位论文基于ＡＤＡＭＳ和ＳＩＭＵＬＩＮＫ的柔性纔凝主聚车臂架系统的动力学仿真设计与研究专业名称：控制工程研究生姓名：张芸导师姓名：叶椎ＴＨＥＤＹＮＡＭＩＣＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＦＴＨＥＦＬＥＸ旧ＬＥＢＯＯＭＳＹＳＴＥＭＯＦＴＨＥＣＯＮＣＲＥＴＥＰＵＭＰＢ乂ＳＩＮＧＯＮＡＤＡＭＳＡＮＤＳＩＭＵＬＩＮＫＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆ

2、ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢＹＺｈａｎｇＹｕｎＳｕｅｒｖｉｓｅｄｂｐｙＰｒｏｆｅ巧ｏｒＹｅＨｕａＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＡｒｉｌ２０１５ｐ东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人Ｕ经发表或撰写过。的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一

3、同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研巧生签名：日期：ｌ／２ｌｔ叫东南大学学位论文使用授权黄明东南大学、、中国科学技术信息研究所国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，＾。可｜＾？采用影印本人电子文档的内容和纸质、缩印或其他复制手段保存论文一（论文的内容相致，，可。除在保密期内的保密论文外允许论文被查阅和借阅Ｗ公布包括电子信息形式刊登、（包括Ｗ电）论文的全部内容或中英文摘要等部分内容。论文的公布子信息形式刊签）授权东南大学研究生院办理。

4、研巧生签名：ｆｅ艺导师签名：曰期；＾摘要一混凝±累车是将输送成品混凝±和德注作业集为体的现代建筑机械。随着臂架一节数不断加长，巧、设计轻质化趋势车臂架系统己然成为个典型的多自由度柔性系统。、平稳可靠地确定末端，运动时存在比较明显的抖动如何能实现累车智能化巧制窺注位置成为臂架研究的热点。考虑到累车作为大型王程机械，各类控制算法无法贸然在实际泉车上进行验证，需要创建柔性累车臂架系统模型。，Ｗ便为控制算法的研巧提供验证平台本文在充分研巧某型号索车臂架系统的机械结构和工作原理的基础上，

5、创建了柔性臂架系统模型，并基于ＡＤＡＭＳ和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ实现联合控制仿真。具体工作内容如下：１．完成累车臂架系统的动力学建模并求解。本文将柔性臂架视为欧拉梁Ｗ简化模型，基于多体动力学理论和拉格朗日方程，建立起两节臂刚性和柔性臂架的动力学方程。采用数值解法，结合Ｓｉｍｕｌｉｎｋ彷真，求解多维二阶微分方程组。从刚性和柔性臂架系统的动力学仿真结果可Ｗ看出柔性因素对臂架系统动力学性能的影响主要体现在臂架的小幅度振动，泣为后续的臂架模型仿真提供依据和对照。２．搭建五节刚性臂架系统模型，Ｐｒｏ／Ｅ。结合某企

6、业的混凝止累车系列技术手册在中巧妙借助基准线和基准面，采用镜像、倒角和轨迹扫描等方式展现模型特征，并将各臂架零件通过不同约束方式组装成等比例臂架系统模型。借助无缝接口模块Ｍｅｃｈｐｒｏ为各较接处添加约束和标识，并生成刚体文件导入到ＡＤＡＭＳ中，建立起刚性臂架系统。３．搭建柔性累车臂架系统模型。在ＡＮＳＹＳ中，灵活设置工作平面，对外形不规则的臂架零件进行实体切割，用映射网格划分规则部分，用自由网格划分不规则部分，从而得到较为精细的网络划分效果。对柔性臂架进行模态分析并将柔性文件导入到ＡＤＡＭＳ中替代刚性

7、臂架，对比两个软件中柔性臂架的各阶模态频率等相关属性＾斗确保柔性文件传输正碗。，从而建立起柔性臂架系统模型４．验证柔性臂架系统模型的正确性。本文使用添加旋转约束驱动的方法实现臂架实时锁定的功能，并结合传感器的使用，编写脚本文件控制柔性臂架完成后停运动。仿真结果表明，柔性臂架末端在突然停止时出现减幅振动，与实际臂架运动特性吻合。５．构建联合仿真系统，并进行控制方案的验证。仿真方案中，将臂架末端的轨迹控制转化为各节臂架的角度控制，使用Ｃ语言编程求臂架运动学逆解，并封装成仿真模块。采用ＰＩＤ拉制算法，控制臂

8、架末端沿着直线运动。对比刚性和柔性臂架系统的仿真结果，，随着臂架长度的増加，柔性对臂架末端抖动的影响越来越大可Ｗ看出。本文建立的柔性臂架系统可＾如实反映实际累车臂架系统的运动状态，＾＾｜便将来用于各类控制算法的验证，为臂架控制算法的改进提供依据。