一种基于动力学优化的双轨悬挂自输送机设计工艺的制作方法

本发明为输送机领域，具体为一种基于动力学优化的双轨悬挂自输送机设计工艺。

背景技术：

上世纪90年代初,我国开始使用自行小车输机形式的悬挂运输设备。迄今为止,在轻工、汽车和工程机械等领域多采用单轨悬挂自行输送机。随着轻工、汽车等行业的发展,迫切需要适用于大型宽体工件的输送设备,单轨悬挂自行输送机已不能完全满足工件的输送要求,在此基础上开发试制双轨悬挂自行输送机的任务越来越迫切。由于双轨悬挂自行输送机采用4点吊挂,在输送工件的过程中稳定性较好,特别适合大型宽体工件的空中输送与转弯；

双轨悬挂自输送机的双电机以恒转速运动，但是现有技术中还存在以下问题，

1、现有技术中，双规悬挂自输送机在运输重型货物过弯时，常常会因为其惯性力以及轨道内外轨迹差造成内外电机扭矩不同，现有技术中，未针对这一现象对双规悬挂自输送机的电机功率以及扭矩选取进行优化。

2、现有技术中，在运输重型货物时，随着运行年限长久必然会出现不同程度的轨道变形，同时运输重型货物，在过弯时对问题1的现象会进一步加重，在轨道变形的情况下会影响稳定性。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决，双规悬挂自输送机在运输重型货物过弯时，常常会因为其惯性力以及轨道内外轨迹差造成内外电机扭矩不同，现有技术中，未针对这一现象对双规悬挂自输送机的电机功率以及扭矩选取进行优化以及在运输重型货物时，随着运行年限长久必然会出现不同程度的轨道变形，同时运输重型货物，在过弯时对前述的现象会进一步加重，在轨道变形的情况下会影响稳定性，为部位的解决上述问题，为此本发明提供一种基于动力学优化的双轨悬挂自输送机设计工艺，其包括：

步骤一、通过持续接收电机扭矩监测仪器发出的信息，构建输送机的第一电机以及第二电机扭矩变化曲线图，其中包括，第一电机扭矩变化曲线以及第二电机扭矩变化曲线截取所述输送机过弯时扭矩变化曲线图的对应的曲线段；

步骤二、对所述扭矩变化曲线图的截取曲线段进行分析，将整个过弯过程分为第一处理段和第二处理段；

步骤三、确定所述第一处理段后，计算所述第一处理段中第一电机以及第二电机对应扭矩变化曲线的差值，并确定所述差值的最大峰值hmax，同时，将所述第一处理段分为n个区间，计算斜率对照参数k0，用以表征所述第一电机对应扭矩变化曲线以及所述第二电机对应扭矩变化曲线斜率的平均变化情况；

步骤四、根据所述斜率对照参数k0以及所述差值的最大峰值hmax计算第一处理段运转效能系数g1，并预测第二处理段运转效能系数；

步骤五，对第二处理段进行处理，计算第二处理段运转效能系数，并将所述第二处理段运转效能系数与预测第二处理段运转效能系数进行比较，计算运转效能差值c，并对所述运转效能差值c进行修正，确定最佳电机运转功率以及最大电机输出扭矩；

进一步地，所述步骤二中，设置弯道划分矩阵w(w1，w2，w3，w4)，其中，w1表示第一划分区间，w2表示第二划分区间，w3表示第三划分区间，w4表示第四划分区间，w1<w2<w3<w4，当对所述扭矩变化曲线图的截取曲线段进行分析时，根据所述输送机在过弯时对应弯道的曲率半径r、输送机行驶行驶速度v以及双轨间隔d计算弯道划分系数j，

其中，r表示弯道的曲率半径r，r0表示预设曲率半径，v表示输送机行驶行驶速度，v0表示预设输送机行驶速度，d表示轨道半径，d0表示预设轨道半径；

设置弯道对比系数j01、j02以及j03，j01<j02<j03，根据所述弯道划分系数j，将整个过弯过程分为第一处理段和第二处理段，其中，

当j<j01时，对所述扭矩变化曲线图对应弯道截取线段的前第一划分区间w1作为第一处理段进行分析；

当j01<j≤j02时，对所述扭矩变化曲线图对应弯道截取线段的前第二划分区间w2作为第一处理段进行分析；

当j02<j≤j03时，对所述扭矩变化曲线图对应弯道截取线段的前第三划分区间w3作为第一处理段进行分析；

当j>j03时，对所述扭矩变化曲线图对应弯道截取线段的前第四划分区间w4作为第一处理段进行分析。

进一步地，在所述步骤三中，计算斜率对照参数k0时，按照以下公式计算，

其中，k1i表示第一电机对应扭矩变化曲线在第i区间内的平均斜率，k2i表示第二电机对应扭矩变化曲线在第i区间内的平均斜率，n表示区间总数。

进一步地，在所述步骤四中，根据所述斜率对照参数k0以及所述差值的最大峰值hmax计算第一处理段运转效能系数g1时，

进一步地，在所述步骤四中设置有运转效能系数预测矩阵ui(ui1，ui2...uin)，i＝1,2,3,4，其中，ui1表示第一效能对照矩阵，ui2表示第二运转效能对照矩阵，uin表示第n运转效能对照矩阵；对于第j元转效能对照矩阵uij(uij1，uij2)，j＝1,2...n，其中，uij1表示第一处理段运转效能系数对应范围，uij2表示预测第二处理段运转效能系数；根据所述第一处理段运转效能系数g1对第二处理段的运转效能系数g1进行预测时，根据第一处理段的划分方式选取对应的运转效能系数预测矩阵ui(ui1，ui2...uin)，其中，

当所述第一处理段采用第i划分区间wi划分时，选取对应的运转效能系数预测矩阵ui(ui1，ui2...uin)作为计算参量，i＝1,2,3,4。

进一步地，所述步骤四中，选取所述运转效能系数预测矩阵ui(ui1，ui2...uin)作为计算参量后，将所述第一处理段运转效能系数g1与第j元转效能对照矩阵uij(uij1，uij2)中的第一处理段运转效能系数对应范围uij1逐一进行比较，若所述第一处理段运转效能系数g1属于所述第一处理段运转效能系数对应范围uij1，则选取对应的预测第二处理段运转效能系数uij2作为预测值。

进一步地，所述步骤五中，计算所述第二处理段中第一电机以及第二电机对应扭矩变化曲线的差值，并确定所述差值的最大峰值hmax，同时，将所述第二处理段分为n个区间，计算斜率对照参数k0，根据所述斜率对照参数k0以及所述差值的最大峰值hmax计算第二处理段运转效能系数g2并对所述第二处理段运转效能系数g2进行修正，

进一步地，所述步骤五中，对所述第二处理段运转效能系数g2进行修正时，根据轨道宽度以及输送机预使用年限计算轨道变形系数b，根据轨道变形系数b对所述第二阶段运转效能系数g2进行修正，其中，

其中，d表示轨道宽度，d0表示预设轨道宽度，r表示轨道半径，r0表示预设轨道半径，a表示变形参量，其根据输送机预使用年限确定，当输送机预使用年限小于等于2年时a取0.68，当输送机预使用年限大于2小于等于5年时a取0.73，当输送机预使用年限大于5年时，a取0.92。

进一步地，所述步骤五中，根据轨道变形系数b对所述第二阶段运转效能系数g2进行修正时，预设修正矩阵xi(xi1，xi2，xi3)，i＝1,2...n，xi1表示轨道变形系数范围，xi2表示第一修正系数，xi3表示第二修正系数，将所述轨道变形系数b与所述预设修正矩阵xi(xi1，xi2)中的轨道变形系数范围xi1进行比较，

当所述轨道变形系数b属于轨道变形系数范围xi1时，选取对应的第一修正系数xi2以及第二修正系数xi3作为修正参量，对所述第二阶段运转效能系数g2进行修正，其中

预设修正对比参量b01以及bo2，

当轨道变形系数b≤b01时，不对g2进行修正；

若b01<b≤b02时，重新计算修正后第二阶段运转效能系数g2’＝g2+b×xi2；

若b>b02时，重新计算修正后第二阶段运转效能系数g2’＝g2+b×xi3；

进一步地，在所述步骤五中，设置原有电机参数对照矩阵di(di1，qi2)，i＝1,2...n，其中，di1表示原有电机功率，qi2表示修正选取矩阵，根据原有电机的功率di1选取对应的修正选取矩阵qi2，对于修正选取矩阵qi2(qi2j1，qi2j2，qi2j3)，j＝1,2...n，其中，qi2j1表示运转效能差值范围，qi2j2表示输送机电机运行功率，qi2j3表示输送机电机最大扭矩，将预测的预测第二处理段运转效能系数uij2与修正后第二阶段运转效能系数g2’计算运转效能差值c,c＝uij2-g2’，进而判定输送机的优化等级，根据所述运转效能差值重新选取所述输送机电机的功率以及扭矩，其中，

将所述运转效能差值c取绝对值与所述修正选取矩阵qi2(qi2j1，qi2j2，qi2j3)内的运转效能差值范围qi2j1比较，若所述运转效能差值c属于运转效能差值范围qi2j1，则选取对应的输送机电机运行功率qi2j2以及输送机电机最大扭矩qi2j3作为运算参数，

若所述运转效能差值c>0，计算最佳电机运转功率为di1+qi2j2；

若所述运转效能差值c<0，计算最佳电机运转功率为di1-qi2j2；

若所述运转效能差值c>0，计算最佳电机输出扭矩为di2-qi2j3；

若所述运转效能差值c<0，计算最佳电机输出扭矩为di2+qi2j3。

与现有技术相比，本发明的技术效果在于，本发明通过构建输送机的第一电机以及第二电机扭矩变化曲线图，截取所述输送机过弯时扭矩变化曲线图的对应的曲线段，对对应的曲线段进行分析，将过弯时的曲线段分为两端，在实际情况中，由于惯性受力，输送机电机扭矩会发生变化，在过弯时，由于多种力的作用，其极限受力点通常在出弯时，且会随着输送机运转速率、轨道宽度、弯道半径会出现滞前或滞后的情况，因此将过弯曲线段分段进行分析，便于更精确的表征出过弯时扭矩变化情况以及电机的运转状况，并且，通过一系列运算，考虑运行轨道变形的情况，对计算参数进行修正，最终得到电机最佳运转功率以及最佳电机输出扭矩，提高输送机的稳定性抗意外性，保证输送机在节约成本的情况下选取最合适的电机。

尤其，本发明对所述扭矩变化曲线图的截取曲线段进行分析，将整个过弯过程分为第一处理段和第二处理段，在实际情况中，由于惯性受力，输送机电机扭矩会发生变化，在过弯时，由于多种力的作用，其极限受力点通常在出弯时，其极限受力点通常在出弯时，且会随着输送机运转速率、轨道宽度、弯道半径会出现滞前或滞后的情况，通过考虑输送机运转速率、轨道宽度、弯道半径，对扭矩变化曲线图的截取曲线段再次进行划分，分为两段处理，便于对所述扭矩变化曲线图进行分析。

尤其，本发明根据所述斜率对照参数k0以及所述差值的最大峰值hmax计算第一处理段运转效能系数g1，通过斜率对照参数k0表征扭矩的变化情况，通过运转效能系数g1，判断电机运转状况，对输送机过弯时的电机运转情况进行分析，便于更准确的得出后续结果。

尤其，本发明通过设置运转效能系数预测矩阵ui(ui1，ui2...uin)根据运转效能系数g1预测第二处理段运转效能系数，后续根据第二处理段的实际计算出的第二处理段运转效能系数计算差值，对输送机在出弯和入弯时电机的运转情况进行表征，进而判定电机是否运转出现问题，同时，根据计算出的运转效能差值c确定最终的最佳电机运转功率以及最佳电机输出扭矩，确保最终计算结果的可靠性，进而提高输送机的运转效率。

尤其，本发明在计算出运转效能差值c后，根据轨道的宽度以及输送机预计使用的年限，考虑轨道的变形，对运转效能差值进行修正，确保最终计算结果的可靠性和准确性，从而提高输送机的可靠性和稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的输送机过弯运动示意图；

图2为本发明实施例所提供的第一电机以及第二电机扭矩变化曲线图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参阅图1以及图二所示，其为本发明实施例所提供的输送机过弯运动示意图以及第一电机以及第二电机扭矩变化曲线图，本实施例包括：

步骤一、通过持续接收电机扭矩监测仪器发出的信息，构建输送机的第一电机1以及第二电机2扭矩变化曲线图，其中包括，第一电机扭矩变化曲线7以及第二电机扭矩变化曲线6截取所述输送机3过弯时扭矩变化曲线图的对应的曲线段；

步骤二、对所述扭矩变化曲线图的截取曲线段进行分析，将整个过弯过程分为第一处理段4和第二处理段5；

步骤三、确定所述第一处理段后，计算所述第一处理段中第一电机以及第二电机对应扭矩变化曲线的差值，并确定所述差值的最大峰值hmax，同时，将所述第一处理段分为n个区间，计算斜率对照参数k0，用以表征所述第一电机对应扭矩变化曲线以及所述第二电机对应扭矩变化曲线斜率的平均变化情况；

步骤四、根据所述斜率对照参数k0以及所述差值的最大峰值hmax计算第一处理段运转效能系数g1，并预测第二处理段运转效能系数；

步骤五，对第二处理段进行处理，计算第二处理段运转效能系数，并将所述第二处理段运转效能系数与预测第二处理段运转效能系数进行比较，计算运转效能差值c，并对所述运转效能差值c进行修正，确定最佳电机运转功率以及最大电机输出扭矩；

具体而言，所述步骤二中，设置弯道划分矩阵w(w1，w2，w3，w4)，其中，w1表示第一划分区间，w2表示第二划分区间，w3表示第三划分区间，w4表示第四划分区间，w1<w2<w3<w4，当对所述扭矩变化曲线图对应弯道截取线段进行分析时，根据所述输送机在过弯时对应弯道的曲率半径r、输送机行驶行驶速度v以及双轨间隔d计算弯道划分系数j，

其中，r表示弯道的曲率半径r，r0表示预设曲率半径，v表示输送机行驶行驶速度，v0表示预设输送机行驶速度，d表示轨道半径，d0表示预设轨道半径；

设置弯道对比系数j01、j02以及j03，j01<j02<j03，根据所述弯道划分系数j，将整个过弯过程分为第一处理段和第二处理段，其中，

当j<j01时，对所述扭矩变化曲线图对应弯道截取线段的前第一划分区间w1作为第一处理段进行分析；

当j01<j≤j02时，对所述扭矩变化曲线图对应弯道截取线段的前第二划分区间w2作为第一处理段进行分析；

当j02<j≤j03时，对所述扭矩变化曲线图对应弯道截取线段的前第三划分区间w3作为第一处理段进行分析；

当j>j03时，对所述扭矩变化曲线图对应弯道截取线段的前第四划分区间w4作为第一处理段进行分析。

具体而言，在所述步骤三中，确定所述第一处理段后，计算所述第一处理段中第一电机以及第二电机对应扭矩变化曲线的差值，并确定所述差值的最大峰值hmax，同时，将所述第一处理段分为n个区间，计算斜率对照参数k0，用以表征所述第一电机对应扭矩变化曲线以及所述第二电机对应扭矩变化曲线斜率的平均变化情况；

其中，k1i表示第一电机对应扭矩变化曲线在第i区间内的平均斜率，k2i表示第二电机对应扭矩变化曲线在第i区间内的平均斜率，n表示区间总数；

根据所述斜率对照参数k0以及所述差值的最大峰值hmax计算第一处理段运转效能系数g1，

根据所述第一处理段运转效能系数g1对第二处理段的运转效能系数g1进行预测；

具体而言，在所述步骤四中设置有运转效能系数预测矩阵ui(ui1，ui2...uin)，i＝1,2,3,4，其中，ui1表示第一效能对照矩阵，ui2表示第二运转效能对照矩阵，uin表示第n运转效能对照矩阵；对于第j元转效能对照矩阵uij(uij1，uij2)，j＝1,2...n，其中，uij1表示第一处理段运转效能系数对应范围，uij2表示预测第二处理段运转效能系数；根据所述第一处理段运转效能系数g1对第二处理段的运转效能系数g1进行预测时，根据第一处理段的划分方式选取对应的运转效能系数预测矩阵ui(ui1，ui2...uin)，其中，

当所述第一处理段采用第i划分区间wi划分时，选取对应的运转效能系数预测矩阵ui(ui1，ui2...uin)作为计算参量，i＝1,2,3,4；

选取所述运转效能系数预测矩阵ui(ui1，ui2...uin)作为计算参量后，将所述第一处理段运转效能系数g1与第j元转效能对照矩阵uij(uij1，uij2)中的第一处理段运转效能系数对应范围uij1逐一进行比较，若所述第一处理段运转效能系数g1属于所述第一处理段运转效能系数对应范围uij1，则选取对应的预测第二处理段运转效能系数uij2作为预测值。

具体而言，对第二处理阶段进行处理，计算所述第二处理段中第一电机以及第二电机对应扭矩变化曲线的差值，并确定所述差值的最大峰值hmax，同时，将所述第二处理段分为n个区间，计算斜率对照参数k0，根据所述斜率对照参数k0以及所述差值的最大峰值hmax计算第二处理段运转效能系数g2并对所述第二处理段运转效能系数g2进行修正。

具体而言，对所述第二处理段运转效能系数g2进行修正时，根据轨道宽度以及输送机预使用年限，计算轨道变形系数b，根据轨道变形系数b对所述第二阶段运转效能系数g2进行修正，其中，

其中，d表示轨道宽度，d0表示预设轨道宽度，r表示轨道半径，r0表示预设轨道半径，a表示变形参量，其根据输送机预使用年限确定，当输送机预使用年限小于等于2年时a取0.68，当输送机预使用年限大于2小于等于5年时a取0.73，当输送机预使用年限大于5年时，a取0.92；

具体而言，根据轨道变形系数b对所述第二阶段运转效能系数g2进行修正时，预设修正矩阵xi(xi1，xi2，xi3)，i＝1,2...n，xi1表示轨道变形系数范围，xi2表示第一修正系数，xi3表示第二修正系数，将所述轨道变形系数b与所述预设修正矩阵xi(xi1，xi2)中的轨道变形系数范围xi1进行比较，

当所述轨道变形系数b属于轨道变形系数范围xi1时，选取对应的第一修正系数xi2以及第二修正系数xi3作为修正参量，对所述第二阶段运转效能系数g2进行修正，其中

预设修正对比参量b01以及bo2，

当轨道变形系数b≤b01时，不对g2进行修正；

若b01<b≤b02时，重新计算修正后第二阶段运转效能系数g2’＝g2+b×xi2；

若b>b02时，重新计算修正后第二阶段运转效能系数g2’＝g2+b×xi3；

具体而言，在所述步骤五中，设置原有电机参数对照矩阵di(di1，qi2)，i＝1,2...n，其中，di1表示原有电机功率，qi2表示修正选取矩阵，根据原有电机的功率di1选取对应的修正选取矩阵qi2，对于修正选取矩阵qi2(qi2j1，qi2j2，qi2j3)，j＝1,2...n，其中，qi2j1表示运转效能差值范围，qi2j2表示输送机电机运行功率，qi2j3表示输送机电机最大扭矩，将预测的预测第二处理段运转效能系数uij2与修正后第二阶段运转效能系数g2’计算运转效能差值c,c＝uij2-g2’，进而判定输送机的优化等级，根据所述运转效能差值重新选取所述输送机电机的功率以及扭矩，其中，

将所述运转效能差值c取绝对值与所述修正选取矩阵qi2(qi2j1，qi2j2，qi2j3)内的运转效能差值范围qi2j1比较，若所述运转效能差值c属于运转效能差值范围qi2j1，则选取对应的输送机电机运行功率qi2j2以及输送机电机最大扭矩qi2j3作为运算参数，

若所述运转效能差值c>0，计算最佳电机运转功率为di1+qi2j2；

若所述运转效能差值c<0，计算最佳电机运转功率为di1-qi2j2；

若所述运转效能差值c>0，计算最佳电机输出扭矩为di2-qi2j3；

若所述运转效能差值c<0，计算最佳电机输出扭矩为di2+qi2j3；

根据计算出的最佳电机运转功率以及最佳电机最大扭矩重新对输送机的电机进行选取，以选用最佳运转状态的电机，保证输送机运行的稳定，提高输送机运输的寿命。

具体而言，继续参阅图1所示，双规悬挂输送机的结构已经为成熟现有技术，本实施例对其具体结构不做限定，其只需具备双电机驱动即可，即双轨道对应的驱动机构对应两个电机对其进行驱动，例如图1中的第一电机1以及第二电机2，且运转前对每个电机设置上单机扭矩检测装置，用以实时获取第一电机以及第二电机的扭矩变化情况。

本实施例的优化方法在具体应用时可对已经设计好的双规悬挂输送机进行优化，只需对双轨悬挂自输送机的两个电机设置对应的扭矩监测装置即可。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。