[发明专利]一种高炉U型溜槽上炉料运动轨迹建模方法及系统

权利要求书

1.一种高炉U型溜槽上炉料运动轨迹建模方法，其特征在于，所述方法包括：

建立相对高炉静止的静坐标系和与U型旋转溜槽一同旋转的动坐标系，其中建立与U型旋转溜槽一同旋转的动坐标系包括：

根据右手定则，以OZ_w轴正方向为绕轴线旋转的正方向，以OX_w轴为初始位置，旋转第一角度，获得一次旋转坐标系，其中OZ_w轴为静坐标系OX_wY_wZ_w的OZ_w轴，OX_w轴为静坐标系OX_wY_wZ_w的OX_w轴；

基于所述一次旋转坐标系，以OY_r轴正方向作为第二次绕轴线旋转的正方向，以OZ_r轴为第二次旋转初始位置，旋转第二角度，获得动态坐标系，其中OY_r轴为一次旋转坐标系OX_rY_rZ_r的OY_r轴，OZ_r轴为一次旋转坐标系OX_rY_rZ_r的OZ_r轴；

基于所述静坐标系、动坐标系以及静坐标系中U型旋转溜槽的角速度，获取U型旋转溜槽在动坐标系中相对静坐标系的角速度和角加速度数学模型，其中基于所述静坐标系、动坐标系以及静坐标系中U型旋转溜槽的角速度，获取U型旋转溜槽在动坐标系中相对静坐标系的角速度和角加速度数学模型包括：

根据所述静坐标系和动坐标系之间的位置关系，确定所述静坐标系和动坐标系之间的坐标变换矩阵；

根据所述坐标变换矩阵以及静坐标系中U型旋转溜槽的角速度，求解U型旋转溜槽在动坐标系中相对静坐标系的角速度和角加速度数学模型；

在所述动坐标系中，获取炉料相对U型旋转溜槽的运动位置、运动速度以及运动加速度；

基于U型旋转溜槽在动坐标系中相对静坐标系的角速度和角加速度数学模型，以及炉料相对U型旋转溜槽的运动位置、运动速度以及运动加速度，获取炉料相对静坐标系的绝对加速度；

基于炉料相对静坐标系的绝对加速度，在动坐标系中分析炉料的受力情况，并根据牛顿第二定律获取炉料相对U型旋转溜槽的运动轨迹数学模型；

根据所述运动轨迹数学模型，获取炉料的运动位置和运动速度。

2.根据权利要求1所述的高炉U型溜槽上炉料运动轨迹建模方法，其特征在于，在所述动坐标系中，获取炉料相对U型旋转溜槽的运动位置、运动速度以及运动加速度包括：

获取炉料在动坐标系中X_b轴的投影，其中X_b轴为动坐标系OX_bY_bZ_b的OX_b轴；

获取炉料与U型旋转溜槽对称轴之间的夹角；

根据所述炉料在动坐标系中X_b轴的投影和炉料与U型旋转溜槽对称轴之间的夹角，获取炉料相对U型旋转溜槽的运动位置、运动速度以及运动加速度，其中，炉料相对U型旋转溜槽的运动位置、运动速度以及运动加速度的计算公式分别为：

其中，分别表示炉料相对U型旋转溜槽的运动位置、运动速度以及运动加速度，x表示炉料在动坐标系中X_b轴的投影，R表示U型旋转溜槽的半径，θ表示炉料与U型旋转溜槽对称轴之间的夹角，e表示U型旋转溜槽的倾动距，和分别表示对x求一阶导数和二阶导数，和分别表示对θ求一阶导数和二阶导数。