【摘 要】
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水泥库的清库作业是保障水泥质量和增大库容的重要环节,人工清库存在较高的风险,采用清理机代替人工清库是清库作业的发展趋势。本文以企业的某型水泥库清理机为研究对象,针对该清理机在使用中存在的关键结构重量较大、工作臂同步摆动以及末端清库刀具转速控制效果较差等问题展开研究,旨在对现有水泥库清理机进行改进设计,提高作业效率,降低清库成本。运用三维建模软件建立水泥库库壁清理机的三维实体几何模型,并利用ANSY
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水泥库的清库作业是保障水泥质量和增大库容的重要环节,人工清库存在较高的风险,采用清理机代替人工清库是清库作业的发展趋势。本文以企业的某型水泥库清理机为研究对象,针对该清理机在使用中存在的关键结构重量较大、工作臂同步摆动以及末端清库刀具转速控制效果较差等问题展开研究,旨在对现有水泥库清理机进行改进设计,提高作业效率,降低清库成本。运用三维建模软件建立水泥库库壁清理机的三维实体几何模型,并利用ANSYS Workbench对该清理机的关键结构进行有限元分析,获取该结构的应力和变形分布情况,结果表明该结构具有较大的安全余量。在此基础上,结合响应面模型与MOGA算法对该结构进行多目标优化设计。优化结果表明,优化后的结构质量减轻15.36%,该优化方法可节省材料消耗与制造成本。通过现有清理机关键结构中工作臂的工作原理,推导出钢丝绳收放量与对应关节角度θ的转换关系,并建立了清理机工作臂系统的数学模型。在此基础上提出基于模糊PID控制的清理机工作臂控制方法,通过实验验证了模糊PID控制相较PID控制方法更能有效提高工作臂运动的稳定性、快速性和准确性。由于清库刀具在作业中存在切割扰动和参数摄动等影响,采用传统的控制方法难以满足该系统的控制要求,提出了采用自抗扰控制（ADRC）对清库刀具进行控制的方法。由于ADRC控制器参数较多,整定困难,故引入了混沌粒子群优化算法（CPSO）进行整定。通过仿真实验验证了CPSO-ADRC控制方法对清库刀具的控制具有良好能力。
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