浅谈建筑工地智能运输车的稳定性

福建厦门南洋职业学院 唐志伟 李春桃

浅谈建筑工地智能运输车的稳定性

福建厦门南洋职业学院 唐志伟 李春桃

建筑工地货物搬运是一个复杂而又繁重的工作，采用智能运输车代替传统的人工运输是十分有必要。可以改善工作环境，提高生产水平，有效地解放劳动生产力，减轻工人的劳动强度。但建筑工地智能运输车的稳定性是非常关键，包括整机的稳定性分析，电源供应稳定性，尤其是伺服电机轨迹运行稳定性。

浅谈；工地；运输车；稳定性

前言

随着我国人口的快速增长、城市化率的提高与土地资源开发状况，人均建筑面积应控制在40平方米左右。可以预测到，未来的几年时间内，建筑工地智能运输车代替传统的人工运输必有巨大的经济和社会效益，智能运输车将在中国最富前景的行业之一。智能运输车经磁性导向装置引导并沿程序设定路径运行完成作业的运输车，直流驱动，是现代制造业物流提供了一种高度柔性化和自动化的运输方式。智能运输车的稳定性：智能运输车受到扰动作用偏离平衡状态后，当扰动消失，智能运输车经过自身调节能否以一定的准确度恢复到原平衡状态的性能。若当扰动消失后，智能运输车能逐渐恢复到原来的平衡状态，则称系统是稳定的，否则称智能运输车为不稳定。稳定性又分为绝对稳定性和相对稳定性。

1.建筑工地智能运输车系统稳定性分析

建筑工地智能运输车稳定的充分必要条件：

假设建筑工地智能运输车系统的输出表达为：

其中：M（S）称为输入端；D（S）称为输出端；M0（S）是与系统初态有关的多项式。

C（S）可以展开为：

其中：Si为D（S）之根，Srj为之根R（S）之根，Ai0、Bj、Ci为待定系数。

系统响应C（t）为：

当稳态分量为零状态响应；C（t）为初始状态作用下的零输入响应。根据稳定性的定义可知，线性定常系统的稳定性是由零输入响应所决定的。因此要系统稳定，只需零输入响应渐近为零。分析得出线性系统稳定的充要条件为：系统的所有特征根具有负实部即Re［si］＜0。

2.电源供应稳定性因素

电源供应是整个系统的关键，有许多因素都会影响电源的稳定性，当予工作时，电源会骤步通向占空比范围而抖动，振荡或任脉冲跳跃，含盖了线路及负载的整个变化。如果改变补偿元件是可以起到一定的作用。至少有5个造成不稳定工作的因素：（1）通过任何有源器件传给放大器环节其中有运算放大器及光电耦合器。（2）控制芯片的放置位置不同。（3）在特别靠近最大占空比处工作时。（4）系统轻载工作。（5）电流波形的滤波。

3.伺服电机的稳定性

伺服电机在礠性轨迹运行时的稳定性控制：

本系统采用S曲线加减速速度控制方法，通过对启动阶段的加速度衰减，来保证电机性能的充分发挥和减小启动冲击。正常情况下S曲线加减速的运行过程分为7段：加加速段、匀加速段、减加速段、匀速段、加减速段、匀减速段、减减速段。如图1所示。

图1 S曲线加减速速度状态

启动加速停止减速，若连续直线运动，则再启动运动到下一点，这样使电机不停地启动和停止，引起较大的振动和磨损。为避免此问题，可用圆弧过渡的方法将相邻直线连接，完成平滑匀速过渡。

图2 连续直线路径轨迹

4.总结

浅谈了建筑工地智能运输车相关稳定性的问题，从如何建立建筑工地智能运输车稳定性的充分必要条件；电源供应稳定性因素；伺服电机在礠性轨迹运行时的稳定性控制；S曲线加减速速度控制方法等方面进行分析。为进一步提高建筑工地智能运输车的稳定性提供了思路。

［1］王耀南著.机器人智能控制工程［M］.北京：科学出版社，2004.

［2］刘志君等著.自动控制原理［M］.北京：清华大学出版社，2013.

［3］于金鹏.基于多DSP的智能机器人运动控制系统的研究［D］.济南：山东大学，2005.

唐志伟（1983-），男，江西抚州人，硕士，高级工程师，现供职于厦门南洋职业学院。

2014年福建省中青年教师教育科研项目（科技A类）立项号：JA14456。