袋装水泥自动装车机控制系统设计及策略研究

来源 :中国科学技术大学 |
水泥作为我国基础设施建设不可或缺的材料,市场需求巨大。但目前水泥装车以人工装车为主,作业效率低且损害人体健康,因而围绕智能化、无人化的水泥自动装车技术近年来发展迅速。本文基于校企联合研发的水泥自动装车机,
水泥作为我国基础设施建设不可或缺的材料,市场需求巨大。但目前水泥装车以人工装车为主,作业效率低且损害人体健康,因而围绕智能化、无人化的水泥自动装车技术近年来发展迅速。本文基于校企联合研发的水泥自动装车机,对其控制系统和控制策略进行深入研究,旨在实现重载条件下全自动化水泥装车控制系统的稳定、可靠、高精度运行。首先,根据装车机总体结构方案与功能模块需求分析,设计了自动装车机的控制系统。以DSP28335为主控芯片,按照功能模块布局设计了主控板的电路原理图。对运动机构进行模块化运动分析,确定了运动机构的运动控制方案。并鉴于系统控制精度的要求,设计各机构上传感器的布局方案。然后,针对机构的高精度控制要求,建立了三闭环矢量控制模型。采用模糊PID控制器和前馈控制器解决了大负载下因装车系统移动状态复杂而引起的振荡、定位精度低等问题。利用Matlab/Simulink平台搭建了仿真模型,模拟装机实际运行工况,进行移动定位和系统动态响应性能验证,结果表明本文设计的控制策略控制精度较传统方法提升约4倍,动态响应时间降至传统系统的1/5,效果显著。最后,基于本文提出的控制系统方案和控制策略,搭建了自动装车机硬件平台。设计控制系统各层级统一的通信协议,并确定了控制系统程序设计方案。利用已搭建的水泥装车机系统,进行三维移动机构移动定位和自动落包装置落包定位实验。实验结果显示本文所设计的控制系统控制精度和稳定性良好,符合水泥自动装车机的设计要求。
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