關(guān)節(jié)式五自由度火車煤采樣機(jī)的軌跡控制研究.pdf

1、此前大多數(shù)用煤企業(yè)對(duì)火車煤進(jìn)行機(jī)械化采樣時(shí)，一般有兩種方式。第一種是在火車靜止時(shí)，采樣頭伸入車廂進(jìn)行采樣，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)全斷面采樣，但缺點(diǎn)是每節(jié)火車都要在靜止的情況下采樣，無(wú)疑將導(dǎo)致采樣效率大大降低。為了提高采樣效率便產(chǎn)生了第二種方式，就是火車在行走的同時(shí)，采樣頭伸入車廂進(jìn)行采樣（雙動(dòng)采樣）。這種采樣方式中減少了車廂的停頓，采樣效率得到了明顯提高。但由于技術(shù)水平的限制，這種情況下采樣頭一般只能伸入表層煤樣，不能實(shí)現(xiàn)全斷面采樣，

2、故采集的樣品便很難保證其具有代表性。因此，為了在采樣機(jī)和火車雙動(dòng)的情況下有效的實(shí)現(xiàn)全斷面采樣，就很有必要對(duì)采樣機(jī)從運(yùn)動(dòng)原理和控制系統(tǒng)做更深入地研究。
　　本文以五自由度火車煤采樣機(jī)為研究對(duì)象。它是一種由多個(gè)液壓缸、一個(gè)回轉(zhuǎn)馬達(dá)和機(jī)械臂連接組成，并由液壓驅(qū)動(dòng)來(lái)完成指定軌跡的機(jī)電液一體化裝置。首先根據(jù)五自由度火車煤采樣機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，用D-H法為采樣機(jī)建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，確定了關(guān)鍵參數(shù)。然后，對(duì)采樣機(jī)進(jìn)行了采樣機(jī)正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，

3、確定了關(guān)節(jié)變量與對(duì)應(yīng)液壓缸之間的幾何關(guān)系。其次確定了采樣機(jī)各機(jī)械臂的工作范圍，然后，擬定了采樣頭的運(yùn)動(dòng)軌跡。利用MATLAB中的優(yōu)化函數(shù)，以采樣機(jī)中臂油缸、小臂油缸和采樣頭偏擺油缸的運(yùn)動(dòng)加速度和馬達(dá)回轉(zhuǎn)角加速度絕對(duì)值最大值之和最小化為目標(biāo)函數(shù)；并以采樣機(jī)大臂夾角為優(yōu)化變量，進(jìn)行有約束非線性問(wèn)題的優(yōu)化求解，得到在預(yù)定軌跡條件下的最優(yōu)驅(qū)動(dòng)曲線。最后依據(jù)采樣機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成，研究了MATLAB與C240運(yùn)動(dòng)控制器之間的通訊問(wèn)題。接著又研究