混凝土泵車臂架在作業(yè)中經(jīng)常受振動(dòng)影響，這會(huì)縮短臂架的使用壽命。本文介紹了一種利用驅(qū)動(dòng)臂桿的液壓油缸提供控制力的主動(dòng)消振方法。本文中，首先建立了泵車臂架的非線性柔性多體動(dòng)力學(xué)模型，用于仿真臂架的動(dòng)力學(xué)特征并在此基礎(chǔ)上建立并測(cè)試控制率。主動(dòng)控制率建立在模態(tài)空間控制法基礎(chǔ)上，同時(shí)引入了模態(tài)觀察器估算未知的模態(tài)坐標(biāo)。
    近些年來(lái)，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐，建筑機(jī)械正在向重型化和大型化發(fā)展，這種趨勢(shì)在混凝土泵車領(lǐng)域也顯而易見。減小泵車臂架的自重、提高系統(tǒng)性能的客觀需求，使得泵車臂架向高柔性、低阻尼系統(tǒng)的方向發(fā)展。在臂架做大范圍移動(dòng)、澆筑作業(yè)時(shí)，柔性系統(tǒng)更容易系統(tǒng)遭受振動(dòng)影響，長(zhǎng)此以往，發(fā)生疲勞損傷和不穩(wěn)定性問(wèn)題的可能性更大，這對(duì)安全作業(yè)造成了威脅。為了避免材料裂紋傳播、延長(zhǎng)臂架使用壽命，發(fā)展有效的消振方法是必要的。傳統(tǒng)的被動(dòng)控制策略通常須引入質(zhì)量較大的設(shè)備提供控制力，而響應(yīng)頻寬卻很有限。與此相反，主動(dòng)控制策略使用臂架本身的作動(dòng)器提供控制力，而它所需要的計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)硬件則發(fā)展迅速，價(jià)格低廉，在未來(lái)有著良好的應(yīng)用前景。
    泵車臂架是一個(gè)由液壓油缸驅(qū)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)。液壓缸通過(guò)三角形零件固定在連桿上，并支撐下一節(jié)臂桿。為了研究系統(tǒng)的振動(dòng)特性，可在每節(jié)臂桿末端安裝加速度傳感器。
     臂架系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
    為了模擬泵車臂架的行為特征，以便定義控制策略，這里將根據(jù)柔性多體動(dòng)力學(xué)原理，建立泵車臂架的動(dòng)力學(xué)模型。由于泵車臂架的水平/豎直行走作業(yè)是在平面內(nèi)完成的，建模時(shí)也只考慮二維平面運(yùn)動(dòng)。為了建立應(yīng)力與應(yīng)變的線性關(guān)系，并對(duì)軸向變形和屈曲變形進(jìn)行解耦，引入了小變形假設(shè)。此外，模型中只考慮臂桿轉(zhuǎn)動(dòng)速度較小的情況，忽略了向心力和科氏力。
    主動(dòng)模態(tài)控制
    本節(jié)將介紹一種以獨(dú)立模態(tài)空間控制法為基礎(chǔ)[3][5]的主動(dòng)消振控制律，提供用于消振的控制力 的作動(dòng)器，正是為連桿提供轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力的液壓油缸。該控制律給出了計(jì)算系統(tǒng)振動(dòng)狀態(tài)和適合的增益矩陣的方法。
    模態(tài)觀察器
    假設(shè)確切的模態(tài)坐標(biāo)已知，那么以上方法能夠保證在實(shí)現(xiàn)模態(tài)空間控制的同時(shí)避免激發(fā)高階模態(tài)。而在泵車臂架的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)未知的模態(tài)坐標(biāo)，需要用模態(tài)觀察器進(jìn)行估計(jì)。

    本文介紹了一種基于模態(tài)空間控制的消振方法。由于消振與驅(qū)動(dòng)臂架使用了同一組液壓油缸，可以在不加重系統(tǒng)質(zhì)量的前提下達(dá)到消振的目的。