Чи замислювалися ви коли-небудь про те, як AGV-само-вагою 3 тонни з корисним навантаженням 5-тонн може точно стартувати, зупинятися та подолати 8 метрів лише за 8 секунд? Досягнення цього досягнення вимагає не тільки потужної підтримки приводу, але й вимагає складних алгоритмів керування. Сьогодні ми розберемо технічну логіку цього дизайну та покажемо, як команда YIKONG Smart розблокувала цей проект.
1. Цілі проектування та основні параметри
Загальна вага:8 тонн (3 тонни власної-ваги + 5 тонн корисного навантаження)
Водотоннажність:8 метрів (від точки А до точки Б)
Вимоги до часу:Повний старт-зупинка протягом 8 секунд
2. Логіка керування рухом: балансування швидкості та сили
2.1 Використання режиму руху «Рівномірне прискорення – рівномірне гальмування»:
Перші 4 секунди:Розганяйтеся з місця до середини (4 метри).
Останні 4 секунди:Знизьте швидкість від середини до кінцевої точки (залишилося 4 метри).
Як показано на діаграмі, максимальна швидкість AGV розраховується як:
v=2*s/t=2*4/4=2m/s
2.2 Використання режиму руху «Рівномірне прискорення – постійна швидкість – рівномірне гальмування»:
Фаза прискорення:Розганяйтеся з місця до постійної швидкості.
Фаза постійної швидкості:Безперервно бігайте з постійною швидкістю.
Фаза сповільнення:Уповільніть постійну швидкість назад до нуля.
З діаграми мінімальна середня швидкість:
v=s/t,v=8/8=1m/s
Примітка:Якщо AGV працює на цій мінімальній середній швидкості, він подолає рівно 8 метрів за 8 секунд-, не залишаючи місця для прискорення чи уповільнення. На практиці для оцінки використовується типова швидкість AGV 1,2 м/с.
3. Подолання двох основних опорів: «Перешкоди» для AGV
Опір тертю кочення (опір землі):
Коли ведуче колесо AGV починає рухатися, тертя кочення вступає в дію. Оцінюється як:
F=8000*10*0.03=2400N
Інерційний опір (опір під час прискорення/уповільнення):
Це дається:
F=m×aF=m \\times aF=m×a
(Розрахунок повинен бути визначений на основі фази прискорення.)
4. Оцінка тягової сили прискорення AGV для подолання інерційного опору
4.1 Оцінка при максимальній швидкості 2 м/с:
AGV лінійно прискорюється від 0 м/с до 2 м/с і сповільнюється назад до 0 м/с, при цьому фази прискорення та уповільнення тривають 4 секунди.
Використовуючи рівняння s=v0t+0.5at2s=v_0 t + 0.5at^2s=v0t+0.5at2 (з v0=0v_0=0v0=0),
знаходимо:a=2*4/4²=0.5м/с²
Тоді сила тяги, необхідна для подолання інерційного опору, дорівнює:
F=ma=8000*0.5=4000N
Отже, ведуче колесо АГВ повинно забезпечувати тягове зусилля більше суми тертя кочення та інерційного опору:
Ftotal>2400+4000=6400 N
4.2 Оцінка при максимальній швидкості 1,2 м/с:
AGV прискорюється від 0 м/с до 1,2 м/с і сповільнюється назад до 0 м/с з рівними фазами прискорення та уповільнення.
Нехай фаза постійної швидкості триватиме xxx секунд. Використовуючи рівняння s=v0t+0.5at2s=v_0 t + 0.5at^2s=v0t+0.5at2 (з v0=0v_0=0v0=0),
маємо:a=2*[(8-1,2x)/2]/[(8-x)/2]²=(8-1,2x)/[(8-x)/2]²=4*(8-1,2x)/(8-x)²
Враховуючи, що кінцева швидкість під час прискорення становить 1,2 м/с, середня швидкість становить 0,6 м/с, а час прискорення (або уповільнення) становить (8−x)/2(8 - x)/2(8−x)/2, ми також можемо виразити:
a=0.6/[(8-x)/2]=1.2/(8-x)
Розв’язування цих рівнянь приблизно дає:
x=56/9≈6.222,a=27/40=0.675
Тоді необхідна сила тяги для подолання інерційного опору:
F=ma=8000*0.675=5400N
Таким чином, мінімальна сила тяги повинна задовольняти:
Ftotal>2400+5400=7800 N
4.3 Для максимальних швидкостей від 1,2 м/с до 2 м/с:
Ви можете підставити конкретні значення швидкості у наведені вище формули, щоб обчислити необхідні сили.
5. Точне керування: секрет енергоефективності та безперебійної роботи
Наведені вище методи окреслюють загальний підхід до проектування. Завдяки більш досконалим методам керування фази прискорення та уповільнення можна аналізувати окремо для досягнення оптимальної продуктивності.
Наприклад, як показано на малюнку, вирівнювання опору коченню під час уповільнення із силою зворотного зчеплення може значно зменшити потребу в зчепленні заднім ходом, тим самим зменшуючи максимальну необхідну силу зчеплення або швидкість. Це дозволяє системі ведучих коліс AGV досягти оптимального стану, який одночасно є енергоефективним і плавним у роботі.
6. Резюме та ідеї
Баланс швидкості та тяги:Оскільки P=Fv
Критична відповідність:Запорукою правильного вибору компонентів є точне узгодження діаметра ведучого колеса AGV із передаточним числом.
Покращений дизайн і алгоритми:Покращена конструкція автомобіля та оптимізовані алгоритми керування рухом можуть ще більше підвищити ефективність і плавність роботи, досягаючи економії енергії завдяки вдосконаленню алгоритмів.
Інтеграція фізики та управління:Конструкція AGV полягає не лише в сирій потужності-це ідеальне поєднання фізичних принципів і інтелектуальних алгоритмів керування рухом.
Аналіз-конкретного випадку:Кожне питання має бути детально проаналізовано з урахуванням конкретних обставин; не просто застосовуйте або неправильно інтерпретуйте частини цього аналізу як універсальне рішення.
