基于耦合加载机构的建筑缆索加载力主动控制方法

专利主权项内容

1.一种基于耦合加载机构的建筑缆索加载力主动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、安装耦合加载机构：斜拉桥攀爬机器人包括三轮机器人，耦合加载机构设置于三轮机器人；三轮机器人包括三个滚轮、上机架和下机架；三个滚轮分别为O、O和O；上机架的顶部安装滚轮O，上机架底部和下机架中部相铰接；下机架的一端安装滚轮O，下机架的另一端安装滚轮O；abccba磁流变阻尼器沿缆索长度布设，两端分别连上机架和下机架；氮气弹簧的一端，与磁流变阻尼器的一端均固定于上机架，氮气弹簧的滑动端铰接于滚珠丝杠平台的滑块上，滚珠丝杠平台设置于下机架；其中，氮气弹簧、氮气弹簧平行于斜拉索时所处的位置，两者的角度为氮气弹簧的支撑角度θ；步骤2、建立耦合加载机构对斜拉桥攀爬机器人沿斜拉索轴向的阻尼力学模型F，并根据防打滑模型求解耦合加载机构的额定输出加载力F、设置斜拉桥攀爬机器人的额定爬行速度V：t00其中，建立加载力模型F的具体步骤包括步骤2A和步骤2B：t步骤2A：求解氮气弹簧的等效刚度K、磁流变阻尼器的等效阻尼系数C：eqeq求出C：eqC＝qI+qI+q；eq1223其中，q、q、q为待辨识参数；123x-磁流变阻尼器的振动幅值，Ω-圆频率，E-一个周期内磁流变阻尼器所消耗的能量；求解氮气弹簧的等效刚度K：eq其中，P-初始状态氮气弹簧内气体压强；V-初始状态缸体内气体体积；0A-任意时刻氮气弹簧内有效面积；V-任意时刻缸体内气体体积；P-初始状态大气压强；D-缸体直径；s-气缸内部长度；aF-氮气弹簧的出力；x-加载机构受迫位移量；tan其中，氮气弹簧在行程范围内其有效面积变化较小，简化计算，假设其有效面积为不变；步骤2B、求解F：t其中，-任意时刻磁流变阻尼器活塞杆的移动速度；其中，求解F的具体步骤包括步骤2A1和步骤2B1：0步骤2A1、建立防打滑模型：将上机架简化为杆二、下机架简化为杆一；弹簧加载机构与杆二之间的夹角为α，与杆一之间的夹角为α；斜拉索的水平面之间的倾斜角度为β；其中，角度α、α、β均为设定值；2112弹簧力加载机构作用在O与O之间，拉索对滚轮的支持力方向垂直于斜拉索；ac分别对三个滚轮进行静力学平衡分析，最终获取防打滑模型为：F≥Mg sinβ；f其中，M-机器人及负载最大总质量；F-驱动机器人向上爬升力；g-重力加速度；μ-滚动摩擦因数；F-弹簧力加载机构压缩后产生的加载力；ft步骤2B1、将F的最小值赋值给F，之后设定V；t00步骤3、实时测量斜拉桥攀爬机器人的实际爬行速度V；1步骤4、调整F的输出值：比较步骤1中的V、步骤2中的V，若两者差值大于设定值，则改变磁流变阻尼器中通入的电流、氮气弹簧的支撑角度θ以调整F的输出值，即实际加载力F，使得V和V之间的差值小于设定值, 使得滚轮始终压紧在斜拉索表面，避免出现打滑现象。t01t110