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DU11電動(dòng)叉車

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DU11電動(dòng)叉車針對(duì)叉車的工作特點(diǎn)，探討了叉車自動(dòng)稱重平衡叉車的設(shè)計(jì)方法，分析了電瓶叉車的受力情況，對(duì)平衡叉車的組成、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理進(jìn)行了研究

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DU11電動(dòng)叉車

針對(duì)叉車的工作特點(diǎn)，探討了叉車自動(dòng)稱重平衡叉車的設(shè)計(jì)方法，分析了電瓶叉車的受力情況，對(duì)平衡叉車的組成、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理進(jìn)行了研究。重點(diǎn)闡述了二維測(cè)力和模糊修正的組合新方法，實(shí)現(xiàn)了稱重的智能化，保證了受載信號(hào)的精確度，同時(shí)論述了稱重時(shí)貨物的偏載影響及消除這些影響的措施，實(shí)驗(yàn)證明了本平衡叉車的有效性。
自上世紀(jì)70年代以來，美、德、日等國(guó)將電動(dòng)叉車稱重裝置應(yīng)用于車站、碼頭、貨場(chǎng)等需要二次計(jì)量的物流轉(zhuǎn)運(yùn)部門，但由于價(jià)格昂貴，而且電動(dòng)叉車的標(biāo)準(zhǔn)和型號(hào)與國(guó)內(nèi)的不同，這些稱重裝置不適合我國(guó)國(guó)情，尤其不適合國(guó)內(nèi)現(xiàn)有電動(dòng)叉車的改造。隨著物流的快速發(fā)展，對(duì)相應(yīng)的物流裝備效率提出了更高的要求，物流裝備提高效率的基礎(chǔ)是設(shè)備能提供對(duì)貨物的信息采集、傳輸?shù)裙δ?，電?dòng)叉車自動(dòng)稱重平衡叉車的開發(fā)和應(yīng)用能使電動(dòng)叉車等物流裝備具備更廣泛的功能，能配合用戶對(duì)貨物進(jìn)行更高效的信息管理(比如倉(cāng)庫(kù)的貨物準(zhǔn)確重量、生產(chǎn)過程的貨物損耗、信息的多次采集)，減少設(shè)備投入(比如地秤設(shè)備)、提高運(yùn)輸效率(能將生產(chǎn)過程中的很多稱重的動(dòng)作在運(yùn)輸?shù)倪^程中完成)等等。
多年來，國(guó)內(nèi)電瓶叉車稱重裝置主要有兩種類型：一類是通過測(cè)量電動(dòng)叉車起升時(shí)油缸內(nèi)油壓的變化來確定裝載物體的重量，這種稱重方法的主要缺點(diǎn)是由于油缸密封不能保證不泄漏，如果電動(dòng)叉車在使用中有一點(diǎn)漏油，就會(huì)造成較大誤差，而且這種測(cè)量方法的通用性受到限制；另一類是新增掛板與原掛板用四個(gè)剪力稱重模塊連接，又件掛在新增掛板上，根據(jù)四個(gè)稱重模塊所受剪力之和確定又件上的貨重，這種方法的主要問題是難以控制貨物在貨叉上的載荷重心位置對(duì)輸出信號(hào)的影響…。本文提出一種基于模糊修正的誤差補(bǔ)償方法，可以很好地解決稱重精度和穩(wěn)定性問題。
1平衡叉車組成
電動(dòng)叉車自動(dòng)稱重平衡叉車主要由兩部分組成，一部分為稱重裝置，即信號(hào)采集與轉(zhuǎn)換部分；一部分為信號(hào)處理和顯示部分，根據(jù)受載情況，建立平衡叉車的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行力學(xué)分析，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行線性化處理與調(diào)整，同時(shí)本文提出基于模糊修正的誤差補(bǔ)償算法，能大大提高稱重精度和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)智能化。圖1為平衡叉車原理圖。平衡叉車主要由稱重模塊、濾波放大電路、A／D轉(zhuǎn)換電路、控制平衡叉車、微型計(jì)算機(jī)平衡叉車、數(shù)字顯示裝置及打印接口組成，總體方案采用單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，具有多功能、智能化等特點(diǎn)。
1)稱重模塊的選擇電阻應(yīng)變式壓力稱重模塊是檢測(cè)機(jī)構(gòu)的重要部件，選用時(shí)根據(jù)穩(wěn)定性、精度、靈敏度和壽命等指標(biāo)進(jìn)行選擇，并要求具有耐腐蝕、抗震動(dòng)、抗沖擊性好等特點(diǎn)。
2)信號(hào)處理設(shè)計(jì)時(shí)擬選用經(jīng)典的三運(yùn)放組成的測(cè)量放大電路結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可使兩只放大器的共模增益、失調(diào)及漂移產(chǎn)生的誤差電壓有互相抵消的作用，不需要精密匹配電阻，而且能差動(dòng)輸入，其共模抑制比很高。
3)模／數(shù)轉(zhuǎn)換A／D轉(zhuǎn)換包括采樣、量化、編碼三個(gè)階段，采用雙積分型轉(zhuǎn)換電路ICL7135，這種轉(zhuǎn)換具有電路簡(jiǎn)單、價(jià)格低、線性度好、精度高、穩(wěn)定性好、抗力強(qiáng)等特點(diǎn)。ICL7135轉(zhuǎn)換后的離散數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在微型計(jì)算機(jī)的RAM中。
4)接口電路微型計(jì)算機(jī)通過執(zhí)行程序，主要完成下述工作：識(shí)別輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換后的數(shù)值，并進(jìn)行修正和補(bǔ)償，識(shí)別不同型號(hào)的噸位，記錄裝置的初始值、稱重值并送顯示器顯示；此處接口模塊選用8255A芯片。
2受力分析根據(jù)受載情況，叉起裝置設(shè)計(jì)必須滿足以下條件：稱重模塊底座掛板具有足夠的剛度，受載變形量忽略不計(jì)；前后掛板有足夠的預(yù)緊聯(lián)接，視為剛性整體；稱重模塊選配滿足設(shè)計(jì)要求，模擬裝置的受力情況，當(dāng)重物作用后，可得到稱重模塊的受力情況，根據(jù)重物在叉面上前后位置變化對(duì)輸出的影響，可以得出電動(dòng)叉車的受力情況。由圖2可知，其受外力狀態(tài)為三次超靜定問題，為方便解決問題，根據(jù)叉起裝置必須滿足的條件，斷開下面的稱重模塊，以右側(cè)P(右稱重模塊雙叉一。1-掛板-一一貨物) 3誤差補(bǔ)償方法
電動(dòng)叉車稱重精度問題的難點(diǎn)在于貨物在叉鏟上的載荷重心位置是一個(gè)隨機(jī)變量，本文通過采用二維測(cè)力和模糊修正的組合方法，可以很好地解決這一問題，從而提高平衡叉車精度
J。電動(dòng)叉車稱重的誤差主要由載荷在叉鏟上的偏載和測(cè)力傳遞中的非線性摩擦力造成，載荷在叉鏟前后偏載造成誤差的影響規(guī)律，采用定載荷變位置(改變載荷在叉鏟前后的位置)的測(cè)量方法，每種載荷下取叉鏟前后不同位置進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，求出的載荷測(cè)量值與實(shí)際(已知)載荷值相比較，求得誤差值，分析后發(fā)現(xiàn)：隨著載荷朝叉尖移位，稱重誤差會(huì)隨之增大，而在大載荷下的測(cè)量誤差會(huì)更大，因此對(duì)于前后偏載造成的誤差必須進(jìn)行補(bǔ)償。本文提出一種同時(shí)測(cè)量拉力與支反力、由這兩個(gè)力構(gòu)成一種創(chuàng)新的二維測(cè)重方式，通過多組測(cè)量實(shí)驗(yàn)定出模糊修正值，即可取得稱重的修正值，其方法是：根據(jù)叉鏟的實(shí)際尺寸及電動(dòng)叉車噸位，按電動(dòng)叉車定額載荷的百分?jǐn)?shù)，例如10％、20％、30％……100％分成若干個(gè)載荷因子，載荷重心到叉根距離取若干個(gè)水平，例如：叉根～300、300～450，……實(shí)際稱重時(shí)的貨物重心不可能到達(dá)叉尖和叉根，一般叉根取到100nlln，而叉尖只取到850inln即可，按上述兩個(gè)因子水平劃分做正交實(shí)驗(yàn)，得到不同載荷、不同加載位置下測(cè)量結(jié)果與核定標(biāo)準(zhǔn)下所測(cè)結(jié)果差值，從而得到稱重修正值，列出表格存人微型計(jì)算機(jī)，實(shí)際稱重時(shí)根據(jù)起升鏈上張力量級(jí)的隸屬度，通過模糊查表法修正，對(duì)于以后同型號(hào)、噸位的電動(dòng)叉車改裝稱重平衡叉車時(shí)就不必要做這樣多組正交實(shí)驗(yàn)，可以只做三組稱重?cái)?shù)據(jù)作對(duì)比修正，即可達(dá)到所需的精度。建立的模糊補(bǔ)償器的規(guī)則庫(kù)如表1所示：表中，Ⅳ、Z、P分別表示負(fù)零正模糊集法是方法，反模糊化方法使用重心法。
3。1模糊化
表1模糊控制規(guī)則表使用模糊推理方模糊補(bǔ)償器的輸入必須通過模糊化才能用于輸出的求解，中，誤差、誤差變化率及輸出的模糊集及其論域定義如下：Ⅳ設(shè)計(jì)ZP誤差、誤差變化率及輸出的模糊集均為{J7、r，Z，P}，表示負(fù)、零、正；論域?yàn)閧一l，0，1}，并選擇如圖3所示的三角形隸屬度函數(shù)。
3。2建立規(guī)則庫(kù)
設(shè)計(jì)中建立的模糊控制規(guī)則如表1所示：
3。3反模糊化
依照模糊規(guī)則表得到的結(jié)果是一個(gè)模糊矢量，不能直接用來作為控制量，因此要進(jìn)行反模糊化，或稱為模糊。本文采用工業(yè)控制中廣泛使用的去模糊化方法一加權(quán)平均法來得到控制量的實(shí)際值：=∑I=lxiu(i)／∑llzf()(4)平均值。辨識(shí)應(yīng)用加權(quán)平均法為模糊集合求得的結(jié)果，應(yīng)控制要求，從而得到控制量的實(shí)際值。
3。4實(shí)驗(yàn)分析
3Themembershipfunction最后，用輸入量化因子乘以以適實(shí)驗(yàn)過程中所用稱重模塊材料彈性模量E=2。1Xl0kg／mm，泊凇比It,=0。28，許用拉應(yīng)力為30kg／。m~，稱重模塊左右端面間長(zhǎng)度50脅，截面尺寸B=26Into，6=6。5mm，H=26mm，h=13mm，額定滿負(fù)荷為1000kg，重力作用線至掛板最遠(yuǎn)距離800mm，得到電動(dòng)叉車稱重平衡叉車具體精度如下：
1)雙叉稱重500kg、1000kg，均方誤差=0。36％，
(2)偏載(左叉、右叉分別加載200kg)誤差在3％；重復(fù)測(cè)量多組數(shù)據(jù)，計(jì)算重復(fù)精度和標(biāo)準(zhǔn)差，如表2所示。由表2可以看出，只要稱重模塊的靈敏度值選用合適，偏載誤差即可在設(shè)計(jì)精度以內(nèi)。同時(shí)實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)于載荷在貨叉前后偏載造成誤差的影響規(guī)律，采用定載荷變位置(改變載荷在貨叉前后的位置)的測(cè)量方法，取每種載荷下在貨叉前后不同位置進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，然后求出載荷測(cè)量值，與實(shí)際值比較，求得誤差值，根據(jù)實(shí)際測(cè)量表2稱重測(cè)量數(shù)據(jù)Tab。結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)：補(bǔ)償前，隨著載荷朝叉尖移位，稱重誤差也增大，載荷越大，誤差也越大，例如，在864kg載荷下，載荷重心距叉根750mm與450mm相比，誤差增大1。5倍，超過了允許的誤差值；采用模糊修正方法進(jìn)行補(bǔ)償后，誤差不超過3％，可滿足設(shè)計(jì)要求。
智能叉車提出的采用二維測(cè)力和模糊修正的組合方法，是解決電動(dòng)叉車稱重中載荷重心位置這種隨機(jī)因素所造成的稱量不準(zhǔn)確問題的有效手段，實(shí)踐證明，采用這種方法設(shè)計(jì)的電動(dòng)叉車稱重平衡叉車，稱重誤差自動(dòng)修正，智能化程度高，控制精度高，誤差小，且與國(guó)外同類裝置比，本平衡叉車的成本低，因而具有較大的推廣價(jià)值。

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