[发明专利]斗轮堆取料机的仿真方法及相关产品

说明书

本发明提供一种斗轮堆取料机的仿真方法及相关产品，属于工业设备技术领域，其可至少部分解决现有的无法针对斗轮堆取料机的回转机构、俯仰机构驱动力与角速度、角加速度之间的关系进行准确仿真的问题。本发明实施例的斗轮堆取料机的驱动仿真方法包括：采集斗轮堆取料机的设备参数和运行数据；依据机器人动力学理论建立斗轮堆取料机的动力学模型；利用离散元法对斗轮堆取料机的斗轮机构的取料过程进行仿真得到取料仿真模型；根据料堆在堆积过程中料堆颗粒在重力作用下形成的坡度模拟建立料堆三维模型；根据斗轮取料机的动力学模型、取料仿真模型和料堆三维模型得到驱动函数，并根据采集的设备参数和运行数据，得到驱动仿真结果。

技术领域

本发明属于工业设备技术领域，具体涉及一种斗轮堆取料机的仿真方法及相关产品。

背景技术

斗轮堆取料机是一种适用于散状和粒状物料的大型堆取作业设备，广泛应用于火力发电厂、港口码头、矿山等输送系统。司机可通过司机室的操作杆来操控堆取料机的行走、悬臂俯仰和回转动作。取料操作时，司机通过观察悬臂皮带和斗轮电流大小或者根据操作经验观察的方法进行取料作业。堆料操作时，司机将堆取料机移动至堆料位置并将悬臂拉高到需要高度进行堆料。随着智慧电厂、数字化煤场的推进，斗轮堆取料机作为燃料系统的重要设备，改变传统人工堆取料作业方式，引入自动化手段，实现斗轮堆取料机堆料、取料作业全过程的自动化，提高燃料管理的自动化水平已势在必行。

斗轮堆取料机作为火力发电厂燃料系统非常重要的设备，众多电厂正在或者已经完成了堆取料机无人值守改造。然而，绝大多数的研究机构或者科技公司都只从控制策略和控制手段上对斗轮堆取料机进行研究，而忽略了对堆取料机回转机构、俯仰机构驱动力的研究。目前缺乏针对斗轮堆取料机的回转机构、俯仰机构驱动力与角速度、角加速度之间的关系的深入研究。不能通过斗轮堆取料机的数学模型解决无人值守问题，而只能解决局部问题或者未能从根本上找到解决问题的方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种斗轮堆取料机的仿真方法及相关产品。

本发明的一个方面提供一种斗轮堆取料机的驱动仿真方法，包括：

采集斗轮堆取料机的设备参数和运行数据；

依据机器人动力学理论建立斗轮堆取料机的动力学模型；

利用离散元法对斗轮堆取料机的斗轮机构的取料过程进行仿真得到取料仿真模型；

根据料堆在堆积过程中料堆颗粒在重力作用下形成的坡度模拟建立料堆三维模型；

根据斗轮取料机的动力学模型、取料仿真模型和料堆三维模型得到驱动函数，并根据采集的设备参数和运行数据，得到驱动仿真结果。

可选的，所述依据机器人动力学理论建立斗轮堆取料机的动力学模型，包括：

根据斗轮堆取料机各机构的连接关系和相对运动关系建立斗轮堆取料机连杆位置矢量关系；

基于拉格朗日第二类方程和所述斗轮堆取料机连杆位置矢量关系，得到斗轮堆取料机的动力学模型。

可选地，所述利用离散元法对斗轮堆取料机的斗轮机构的取料过程进行仿真得到取料仿真模型，包括：

设置料堆颗粒与斗轮的材料属性，料堆颗粒之间、料堆颗粒与斗轮之间的接触属性和料堆颗粒粒径分布。

可选地，所述运行参数包括斗轮堆取料机的各机构的角速度、角加速度和所述各机构的驱动电机的运行电流值，所述驱动仿真结果包括所述各机构的驱动力矩。

可选地，所述运行参数包括斗轮堆取料机的各机构的驱动力矩和所述各机构的驱动电机的运行电流值，所述驱动仿真结果包括所述各机构的角速度和角加速度。

可选地，所述各机构包括行走机构、回转机构、俯仰机构和斗轮机构的至少其中一部分。