[发明专利]大跨度悬臂桁架的提升及振动运动控制方法

权利要求书

1.大跨度悬臂桁架的提升及振动运动控制方法，具体实现步骤如下：

(1)选择悬臂桁架振动或提升：

用户根据控制需求选择悬臂桁架的振动或提升控制方法，并设置液压驱动系统的初始状态：

1a)选择悬臂桁架的振动运动：用户在上位PC机的操控界面列出的振动参数设置对话框中输入悬臂桁架的振动幅值、频率和振动时间参数后，执行步骤4a)；

1b)选择悬臂桁架的提升运动：用户在上位PC机的操控界面列出的提升参数设置对话框中输入悬臂桁架的提升高度和提升时间参数后，执行步骤(2)；

(2)提升悬臂桁架：

根据1b)中设置的参数，液压驱动系统控制大液压缸采用缓起缓停提升方法，在1b)中设定的时间内提升悬臂桁架到指定高度；

(3)判断悬臂桁架是否加载振动：

当悬臂桁架提升到步骤1b)中设定的提升高度停止后，判断悬臂桁架是否需要再进行加载振动，若需要加载振动，用户在上位PC机的操控界面列出的振动参数设置对话框中输入悬臂桁架的高度、振动幅值、频率和振动时间参数后，执行步骤4b)，否则，执行步骤(5)；

(4)加载振动：

4a)根据步骤1a)中设定的振动参数，液压驱动系统控制小液压缸采用缓起缓停振动方法给悬臂桁架加载振动；

4b)根据步骤(3)中设定的振动参数，液压驱动系统控制小液压缸采用缓起缓停振动方法给悬臂桁架加载振动；

(5)结束：

液压驱动系统控制悬臂桁架回到初始位置。

2.根据权利要求1所述的大跨度悬臂桁架的提升及振动运动控制方法，其特征在于：步骤(2)中所述的缓起缓停提升方法如下：

第一步，确定悬臂桁架缓起缓停的边界条件：首先，将悬臂桁架提升缓起时刻的位移、速度和加速度的初始边界条件设定为零；其次，将步骤1a)中输入的提升高度设定为悬臂桁架提升缓停时刻的位移边界条件，将悬臂桁架提升缓停时刻的速度和加速度边界条件设定为零；

第二步，规划液压驱动系统提升悬臂桁架的轨迹，导出悬臂桁架的速度和加速度：

首先，采用下述位移方程得到悬臂桁架的实时提升位移：

s(t)=6t5Smax/tf5-15t4Smax/tf4+10t3Smax/tf3]]>

其中，s(t)表示悬臂桁架在t时刻的提升高度，t表示悬臂桁架的运动时间，S_max表示步骤1a)中设定的悬臂桁架的提升高度，t_f表示步骤1a)中设定的悬臂桁架的提升时间；

其次，采用下述速度方程得到悬臂桁架的实时提升速度：

s′(t)30t4Smax/tf5-60t3Smax/tf4+30t2Smax/tf3]]>

其中，s′(t)表示悬臂桁架在t时刻的实时提升速度，t表示悬臂桁架的运动时间，S_max表示步骤1a)中设定的悬臂桁架的提升高度，t_f表示步骤1a)中设定的悬臂桁架的提升时间；

最后，采用下述加速度方程得到悬臂桁架的实时提升加速度：

s″(t)=120t3Smax/tf5-180t2Smax/tf4+60tSmax/tf3]]>

其中，s″(t)表示悬臂桁架在t时刻的实时提升加速度，t表示悬臂桁架的运动时间，S_max表示步骤1a)中设定的悬臂桁架的提升高度，t_f表示步骤1a)中设定的悬臂桁架的提升时间；

第三步，液压驱动系统采用缓起缓停方法提升悬臂桁架：

液压驱动系统将第二步中得到的实时提升速度经过数字/模拟转换器转换成电压值，电压值控制比例调速阀的开口大小，比例调速阀的开口大小控制大液压缸中液压油的流量，该流量控制大液压缸以第二步中得到的实时提升速度和实时提升加速度提升悬臂桁架。

3.根据权利要求1所述的大跨度悬臂桁架的提升及振动运动控制方法，其特征在于：步骤(4)中所述的缓起缓停振动方法如下：

第一步，确定悬臂桁架缓起缓停的边界条件：

将悬臂桁架振动缓起时刻的位移初始边界条件设定为悬臂桁架所在的高度，速度和加速度的初始边界条件都为零；将悬臂桁架振动缓停时刻的位移停止边界条件设定为悬臂桁架缓起时刻所在的高度，速度和加速度的停止边界条件都为零；

第二步，规划液压驱动系统给悬臂桁架加载振动的轨迹，设定悬臂桁架振动速度和振动加速度：

首先，采用下述位移方程设定悬臂桁架的实时振动位移：

s(t)=s0+Ae(-0.08(t-tf-T0/2)2)sin(2πf(t-tf))]]>

其中，s(t)表示悬臂桁架在t时刻的振动位移值，t表示悬臂桁架运动时间，s₀表示步骤1a)中设定的悬臂桁架的提升高度，A表示振动幅值，T₀表示振动总时间，t_f表示将悬臂桁架提升到s₀高度所用的时间，f表示振动频率，若在提升前直接给悬臂桁架加载振动，则t_f等于零，s₀等于零；

其次，对上述位移方程分别进行一阶和二阶求导，得到悬臂桁架的实时振动速度和实时振动加速度；

第三步，液压驱动系统采用缓起缓停方法给悬臂桁架加载振动：

液压驱动系统将第二步中得到的实时振动速度经过数字/模拟转换器转换成电压，该电压值经过功率放大电路转换成电流，该电流控制伺服阀的开口方向和伺服阀的开口大小，伺服阀的开口方向控制小液压缸给悬臂桁架加载振动的方向，伺服阀的开口大小控制小液压缸中液压油的流量，该流量控制小液压缸以第二步中得到的实时振动速度和实时振动加速度给悬臂桁架加载振动。