Heeft u zich ooit afgevraagd hoe een AGV-zelf-3 ton weegt en een laadvermogen van 5-ton heeft, precies in slechts 8 seconden 8 meter kan starten, stoppen en afleggen? Het bereiken van deze prestatie vereist niet alleen krachtige aandrijfondersteuning, maar vereist ook geavanceerde besturingsalgoritmen. Vandaag zullen we de technische logica achter dit ontwerp ontrafelen en laten zien hoe ons YIKONG Smart-team dit project heeft ontsloten.
1. Ontwerpdoelen en basisparameters
Totaal gewicht:8 ton (3 ton eigen-gewicht + 5 ton laadvermogen)
Verplaatsing:8 meter (van punt A naar punt B)
Tijdvereiste:Voltooi de start-stop binnen 8 seconden
2. Bewegingscontrolelogica: evenwicht tussen snelheid en kracht
2.1 Gebruik van een bewegingsmodus "Uniforme versnelling – Uniforme vertraging":
Eerste 4 seconden:Versnel vanuit stilstand naar het middelpunt (4 meter).
Laatste 4 seconden:Vertraag vanaf het middelpunt naar het eindpunt (resterende 4 meter).
Zoals weergegeven in het diagram wordt de maximale snelheid van de AGV als volgt berekend:
v=2*s/t=2*4/4=2m/s
2.2 Gebruik van een bewegingsmodus "Uniforme versnelling – constante snelheid – uniforme vertraging":
Acceleratiefase:Versnel vanuit stilstand naar een constante snelheid.
Fase met constante snelheid:Continu met een constante snelheid draaien.
Vertragingsfase:Vertraag van de constante snelheid terug naar nul.
Uit het diagram blijkt dat de minimale gemiddelde snelheid:
v=s/t,v=8/8=1m/s
Opmerking:Als de AGV op deze minimale gemiddelde snelheid zou werken, zou hij precies 8 meter in 8 seconden afleggen-waardoor er geen ruimte overblijft voor versnelling of vertraging. In de praktijk wordt voor de evaluatie een typische AGV-snelheid van 1,2 m/s gebruikt.
3. Het overwinnen van twee grote weerstanden: de ‘hindernissen’ voor de AGV
Rolwrijvingsweerstand (grondweerstand):
Zodra het AGV-aandrijfwiel in beweging is, treedt rolwrijving in werking. Het wordt geschat als:
F=8000*10*0.03=2400N
Traagheidsweerstand (weerstand tijdens acceleratie/deceleratie):
Dit wordt gegeven door:
F=m×aF=m \\tijden aF=m×a
(Berekening nog te bepalen op basis van de acceleratiefase.)
4. Evaluatie van de versnellingstractiekracht van de AGV om de traagheidsweerstand te overwinnen
4.1 Evaluatie bij een maximale snelheid van 2 m/s:
De AGV accelereert lineair van 0 m/s naar 2 m/s en vertraagt terug naar 0 m/s, waarbij zowel de acceleratie- als deceleratiefasen 4 seconden duren.
Gebruik de vergelijking s=v0t+0.5at2s=v_0 t + 0.5at^2s=v0t+0.5at2 (met v0=0v_0=0v0=0),
we vinden:a=2*4/4²=0.5m/s²
De trekkracht die nodig is om de traagheidsweerstand te overwinnen is dan:
F=ma=8000*0.5=4000N
Daarom moet het AGV-aandrijfwiel een trekkracht leveren die groter is dan de som van rolwrijving en traagheidsweerstand:
Ftotal>2400+4000=6400 N
4.2 Evaluatie bij een maximale snelheid van 1,2 m/s:
De AGV versnelt van 0 m/s naar 1,2 m/s en vertraagt terug naar 0 m/s, met gelijke versnellings- en vertragingsfasen.
Laat de fase met constante snelheid xxx seconden duren. Gebruik de vergelijking s=v0t+0.5at2s=v_0 t + 0.5at^2s=v0t+0.5at2 (met v0=0v_0=0v0=0),
we hebben:a=2*[(8-1,2x)/2]/[(8-x)/2]²=(8-1,2x)/[(8-x)/2]²=4*(8-1,2x)/(8-x)²
Gegeven dat de eindsnelheid tijdens acceleratie 1,2 m/s is, de gemiddelde snelheid 0,6 m/s, en de acceleratie- (of deceleratie-) tijd (8−x)/2(8 - x)/2(8−x)/2, kunnen we ook het volgende uitdrukken:
a=0.6/[(8-x)/2]=1.2/(8-x)
Het oplossen van deze vergelijkingen levert ongeveer het volgende op:
x=56/9≈6.222,a=27/40=0.675
De benodigde trekkracht om de traagheidsweerstand te overwinnen is dan:
F=ma=8000*0.675=5400N
De minimale trekkracht moet dus voldoen aan:
Ftotal>2400+5400=7800 N
4.3 Voor maximale snelheden tussen 1,2 m/s en 2 m/s:
U kunt de specifieke snelheidswaarden in de bovenstaande formules vervangen om de vereiste krachten te berekenen.
5. Fijne controle: het geheim van energie-efficiëntie en soepele werking
De bovenstaande methoden schetsen een algemene ontwerpaanpak. Met meer verfijnde controletechnieken kunnen de acceleratie- en deceleratiefasen afzonderlijk worden geanalyseerd voor optimale prestaties.
Zoals geïllustreerd kan het afstemmen van de rolweerstand tijdens het vertragen op de omgekeerde tractiekracht bijvoorbeeld de vereiste tractie in omgekeerde richting aanzienlijk verminderen, waardoor de maximaal vereiste tractiekracht of snelheid wordt verlaagd. Hierdoor kan het AGV-aandrijfwielsysteem een optimale toestand bereiken die zowel energie-efficiënt als soepel werkt.
6. Samenvatting en inzichten
Evenwicht tussen snelheid en tractie:Sinds P=Fv
Kritieke matching:De sleutel tot een juiste componentselectie is de nauwkeurige afstemming van de AGV-aandrijfwieldiameter met de reductieverhouding.
Verbeterd ontwerp en algoritmen:Een verbeterde voertuigstructuur en geoptimaliseerde motion control-algoritmen kunnen de operationele efficiëntie en soepelheid verder vergroten, waardoor energiebesparingen kunnen worden gerealiseerd door algoritmische verfijning.
Integratie van natuurkunde en controle:Bij het ontwerp van een AGV draait het niet alleen om brute kracht-het is de perfecte mix van fysieke principes en intelligente algoritmen voor bewegingscontrole.
Casus-Specifieke analyse:Elk probleem moet in detail worden geanalyseerd op basis van de specifieke omstandigheden; Pas delen van deze analyse niet simpelweg toe of interpreteer ze niet als een universele oplossing.
