淺談建筑工地智能運輸車的穩定性

福建廈門南洋職業學院 唐志偉 李春桃

淺談建筑工地智能運輸車的穩定性

福建廈門南洋職業學院 唐志偉 李春桃

建筑工地貨物搬運是一個復雜而又繁重的工作，采用智能運輸車代替傳統的人工運輸是十分有必要。可以改善工作環境，提高生產水平，有效地解放勞動生產力，減輕工人的勞動強度。但建筑工地智能運輸車的穩定性是非常關鍵，包括整機的穩定性分析，電源供應穩定性，尤其是伺服電機軌跡運行穩定性。

淺談；工地；運輸車；穩定性

前言

隨著我國人口的快速增長、城市化率的提高與土地資源開發狀況，人均建筑面積應控制在40平方米左右。可以預測到，未來的幾年時間內，建筑工地智能運輸車代替傳統的人工運輸必有巨大的經濟和社會效益，智能運輸車將在中國最富前景的行業之一。智能運輸車經磁性導向裝置引導并沿程序設定路徑運行完成作業的運輸車，直流驅動，是現代制造業物流提供了一種高度柔性化和自動化的運輸方式。智能運輸車的穩定性：智能運輸車受到擾動作用偏離平衡狀態后，當擾動消失，智能運輸車經過自身調節能否以一定的準確度恢復到原平衡狀態的性能。若當擾動消失后，智能運輸車能逐漸恢復到原來的平衡狀態，則稱系統是穩定的，否則稱智能運輸車為不穩定。穩定性又分為絕對穩定性和相對穩定性。

1.建筑工地智能運輸車系統穩定性分析

建筑工地智能運輸車穩定的充分必要條件：

假設建筑工地智能運輸車系統的輸出表達為：

其中：M（S）稱為輸入端；D（S）稱為輸出端；M0（S）是與系統初態有關的多項式。

C（S）可以展開為：

其中：Si為D（S）之根，Srj為之根R（S）之根，Ai0、Bj、Ci為待定系數。

系統響應C（t）為：

當穩態分量為零狀態響應；C（t）為初始狀態作用下的零輸入響應。根據穩定性的定義可知，線性定常系統的穩定性是由零輸入響應所決定的。因此要系統穩定，只需零輸入響應漸近為零。分析得出線性系統穩定的充要條件為：系統的所有特征根具有負實部即Re［si］＜0。

2.電源供應穩定性因素

電源供應是整個系統的關鍵，有許多因素都會影響電源的穩定性，當予工作時，電源會驟步通向占空比范圍而抖動，振蕩或任脈沖跳躍，含蓋了線路及負載的整個變化。如果改變補償元件是可以起到一定的作用。至少有5個造成不穩定工作的因素：（1）通過任何有源器件傳給放大器環節其中有運算放大器及光電耦合器。（2）控制芯片的放置位置不同。（3）在特別靠近最大占空比處工作時。（4）系統輕載工作。（5）電流波形的濾波。

3.伺服電機的穩定性

伺服電機在礠性軌跡運行時的穩定性控制：

本系統采用S曲線加減速速度控制方法，通過對啟動階段的加速度衰減，來保證電機性能的充分發揮和減小啟動沖擊。正常情況下S曲線加減速的運行過程分為7段：加加速段、勻加速段、減加速段、勻速段、加減速段、勻減速段、減減速段。如圖1所示。

圖1 S曲線加減速速度狀態

啟動加速停止減速，若連續直線運動，則再啟動運動到下一點，這樣使電機不停地啟動和停止，引起較大的振動和磨損。為避免此問題，可用圓弧過渡的方法將相鄰直線連接，完成平滑勻速過渡。

圖2 連續直線路徑軌跡

4.總結

淺談了建筑工地智能運輸車相關穩定性的問題，從如何建立建筑工地智能運輸車穩定性的充分必要條件；電源供應穩定性因素；伺服電機在礠性軌跡運行時的穩定性控制；S曲線加減速速度控制方法等方面進行分析。為進一步提高建筑工地智能運輸車的穩定性提供了思路。

［1］王耀南著.機器人智能控制工程［M］.北京：科學出版社，2004.

［2］劉志君等著.自動控制原理［M］.北京：清華大學出版社，2013.

［3］于金鵬.基于多DSP的智能機器人運動控制系統的研究［D］.濟南：山東大學，2005.

唐志偉（1983-），男，江西撫州人，碩士，高級工程師，現供職于廈門南洋職業學院。

2014年福建省中青年教師教育科研項目（科技A類）立項號：JA14456。