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混凝土機械多維布料臂架設備及其關鍵技術

    本項目解決了多維臂架機械結構設計、多維臂架高效布料控制、多維臂架振動復合控制等三大技術難題，研發出具有完全自主知識產權的多維高效混凝土布料設備及其控制技術，本項目開發的多維臂架泵車，通過大量的廠內試驗和樣機客戶實用考核證明，驗證布料施工效率大幅提高，施工適應性強，設備能耗下降；開發的多維臂架布料機，在武漢中心高樓施工工地，成功地解決了高樓混凝土澆筑過程中由于塔式起重機和鋼筋籠等產生的澆筑盲區。本項目擁有完全自主知識產權，申請專利25項，授權23項（發明13項，實用新型9項，外觀專利1項，2項發明專利處于實審階段）,發表EI論文2篇。僅2012～2014年期間，本項目技術搭載的產品獲得直接經濟效益1300余萬元。

    本項目通過新的臂架結構形式和控制技術，大幅提升混凝土布料設備施工效率和施工安全性能，引領了整個混凝土機械行業布料設備的發展方向，帶動混凝土機械行業整體技術進步。主要創新點：

    1.將工況矩陣法引入到多維臂架結構優化設計方案中，創立了多維臂架結構有限元計算方法、多維臂架鉸點優化方法和多尺度載荷耦合效應的差異化焊縫設計方法；運用TRIZ發明方法設計出一種創新的空間自適應末端軟管裝置。多維臂架結構大幅降低布料死角，實現了大范圍布料情況下，布料效率提升13%以上。

    2.借助多層級變量反饋系統，實時洞悉臂架動態，通過液壓系統的非線性補償與大型柔性臂架變形補償，采用單步長速度閉環控制方法抑制累計控制誤差對大慣量臂架動作精準度的影響，實現臂架末端運動控制誤差由±30cm以上降低至±10cm之內，滿足了高效、精準布料的施工要求。

    3.基于臂架三維空間動力學特性研究，行業首創臂架多階復合振動統籌消減算法，通過對臂架各階振動對復合振動貢獻的大小進行分析，對同向、反向復合振動選擇最優自由度組合進行解算控制，并對相應執行器輸出消減控制電流進行動態超前補償，實現全工況臂架振動降低50%以上,振幅小于200mm，整機施工安全能力全面提升。

    獲獎等級：三等獎

    完成單位：中聯重科股份有限公司