单片机在液压挖掘机节能控制中的应用

在研究液压传动机械节能控制原理的基础上,根据单斗液压挖掘机液压系统工作情况,在不改变发动机内部结构的前提下,利用单片机直接控制发动机油门,实现节能控制。     

液压挖掘机的智能化节能控制策略

电子节能控制是液压控制机系统设计技术的发展热点之一,智能化控制是必然发展方向。由于液压挖掘机所特有的作业规律,其智能化控制具有独特性,本文尝试提出一种与其作业规律相吻合的智能控制策略。     

液压挖掘机节能用智能PID专家控制系统

从节能角度出发，在充分分析国内、外液压挖掘机节有控制方法及理论的基础上，综合考虑了转速控制和压力控制的优点，为液压挖掘机节能首次提出了基于这两种控制理论和新的控制方法－－分工况智能PID专家控制系统，并基于此方法进行了计算机仿真和试验检验。     

基于液压挖掘机分段功率控制的节能技术

讨论了目前国外液压挖掘机所采用的分段功率控制节能技术，分析了分段功率控制技术的原理和实现的方案。针对不同的工况要求，通过对发动机和泵进行调节，达到发动机－液压泵之间功率合理匹配的目的，减小系统的能量损失。并从液压泵和发动机两个方面对其具体控制原理进行了分析和描述。     

模糊控制在感应电机节能中的应用

针对目前电机轻载运行效率低和起动电流过大所引起的能量损耗问题,提出了基于最小电流的模糊控制方法.以电流和电流的变化为输入量,通过模糊控制得到晶闸管的触发角,限制起动电流达到节能目的.实验结果表明,起动电流限制在一定范围内,达到了节能目的.     

液压挖掘机功率匹配节能控制系统

将发动机、变量泵、控制阀、负载作为一个系统,分析了该系统各环节匹配的原理和方法。以泵出油口压力为依据,实现了动力系统 工况的自适应控制;以转速传感控制方式实现了发动机 泵的功率匹配;以变量泵出口流量为依据,由微机控制调节多路阀阀口开度,实现了负载 泵的功率匹配。克服了以往单纯采用压力或转速控制方式的不足,并采用模糊算法在线实时调整PID控制参数,实现了自适应节能控制。     

液压挖掘机动力学研究

通过对液压挖掘机在工作过程中工作装置所受到的力和运动之间关系的研究，对液压系统液体流动和工作装置运动分别对挖掘力的影响作出了定量分析，并建立了相应的数学模型。关键在于根据能量守恒定律，解决了不能直接用动静法研究图惯性力所引起的冲击载荷问题，并推导出两种计算动载荷的公式，使液压挖掘机在工作过程中可能出现的最大瞬息力的取值有了理论依据。     

液压挖掘机的操作性能分析方法

用机器人操作器的操作性的概念，对液压挖掘机的操作性能作了定量的分析。文中从挖掘的雅可比矩阵出发，构造了挖掘机操作性能的评价参数，提出了规范化操作性的评价指标。最后结合实例，在计算机上对该挖掘机的操作性能进行了仿真。     

液压挖掘机的发展方向

论述了液压挖掘机发展的主要方向：广泛应用计算机，使挖掘机节能和性能提高，便于操作，提高产品的质量延长使用寿命；改善司机的劳动条件。     

液压挖掘机混合动力系统建模及控制策略研究

为了使液压挖掘机达到节能的目的，提出了一种应用于并联式混合动力液压挖掘机系统的控制策略.分析了该并联式混合动力液压挖掘机系统的结构，建立了其仿真模型，归纳了其工况的特点，从而确立了以发动机燃油经济性和电池荷电状态（SOC）为优化变量的控制策略.该控制策略设立了多个发动机工作点和SOC工作上、下限，在工作中通过比较SOC当前值与其限值来自动切换发动机的工作点或工作段.仿真结果表明，该控制策略在挖掘及平地两种工况下均能使发动机保持较好的燃油经济性，同时电池SOC也能稳定在设定的72.5%～88%范围内，有利于系统的高效稳定工作.     

液压挖掘机动臂闭式油路节能系统

通过对液压挖掘机典型工况特性分析,提出了一种液压挖掘机动臂闭式油路节能系统,阐述了配置蓄能器动臂闭式油路系统的节能原理。在其工作原理基础上建立了液压元件及电气元件的数学模型。在典型挖掘循环中,分析了系统中蓄能器、电动机和负载3个主要功率部件的运行状况。理论分析和仿真结果表明:液压挖掘机动臂闭式油路节能系统运行状况良好,与普通阀控液压挖掘机动臂驱动方式相比,该系统节能率约为33.1%,为液压挖掘机整机节能提供了参考。     

Modeling and control of hydraulic excavator’s arm

In order to find a feasible way to control excavator’s arm and realize autonomous excavation, the dynamic model for the boom of excavator’s arm which was regarded as a planar manipulator with three degrees of freedom was constructed with Lagrange equation. The excavator was retrofitted with electrohydraulic proportional valves, associated sensors (three inclinometers) and a computer control system (the motion controller of EPEC). The full nonlinear mathematic model of electrohydraulic proportional system was achieved. A discontinuous projection based on an adaptive robust controller to approximate the nonlinear gain coefficient of the valve was presented to deal with the nonlinearity of the whole system, the error was dealt with by robust feedback and an adaptive robust controller was designed. The experiment results of the boom motion control show that, using the controller, good performance for tracking can be achieved, and the peak tracking error of boom angles is less than 4°. Foundation item: Project(2003AA430200) supported by the National Hi-Tech Research and Development Program(863) of China     

液压挖掘机铲斗轨迹跟踪的鲁棒控制

首先给出了挖掘机工作装置的两自由度动力学方程模型;然后基于滑模控制原理设计了状态观测器,并在此基础上根据反演法设计了挖掘机工作装置的带滑模观测器的变结构控制器;最后在改造后的挖掘机上进行了试验,并给出了所设计的控制器和常规PID控制器跟踪设定直线的效果。试验结果表明,使用常规PID控制器所得到的跟踪误差大于40 mm;而使用作者设计的控制器其跟踪误差可以控制在30 mm之内。对比结果表明,所设计的控制器对设定直线的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性具有较强的鲁棒性。     

基于有源自回归模型与模糊C-均值聚类的挖掘机液压系统故障诊断

为了提高挖掘机的可靠性水平和智能化程度,提出了基于有源自回归(ARX)模型与模糊C-均值(FCM)聚类的挖掘机液压系统故障诊断方法。该方法将故障诊断分成故障特征提取和故障分类两个部分。在故障特征提取中,针对已知故障和测试故障分别建立ARX模型,提取ARX模型的自回归系数作为故障特征。在故障分类中,以FCM聚类作为故障分类器,将测试故障归入已知故障的某个分类中,判断系统的故障类型。仿真和实验结果表明,ARX模型与FCM聚类相结合的故障诊断方法能有效地应用于挖掘机液压系统。     

遗传算法在挖掘机反铲装置优化中的运用

研究遗传算法在液压挖掘机反铲装置优化的运用,建立数学模型,同时了为提高运算效率,对于遗传算法作了某些改进,数值计算表明,该算法效率高,有很强的适应性。     

液压挖掘机回转制动能量回收系统

为了回收液压挖掘机在回转阶段的制动能量,提出一种基于回转马达进/出口压力差自动识别回转过程所处阶段,决策能量回收的全液压自动控制回转制动能量回收系统.引入一正态分布函数,以蓄能器压力状态（SOP）、液压泵出口压力以及负流量反馈压力为输入信号,根据负载的实时需求功率,提出一种以复合恒功率 负流量动力控制决策发动机和蓄能器主辅动力源的能量分配方法,保证回转机构的正常高效运转.仿真结果表明,当回转系统作为单独执行机构时,采用该回收系统的液压挖掘机,能够实现高达50.0%的再生制动能量用于驱动回转的能量回收利用效率,在相同工况下比同吨位液压挖掘机节能16.3%,不影响操作习惯和操作性能.     

液压混合动力挖掘机能量再生控制研究

针对挖掘机耗油高、排放差等问题,通过分析挖掘机工况特征及发动机输出扭矩的波动情况,结合能量再生系统功率密度大的特点,提出将液压混合动力以并联方式配置在挖掘机上代替传统单一动力源的新型节能方法.该方法通过吸收发动机多余功率、回转装置的惯性能和动臂处的重物势能达到节能目地,对不同的能量回收装置控制方式进行了分析,设计了基于智能PID的转矩和转速控制算法,并通过仿真和模拟实验平台验证了算法对提高系统控制性能的有效性和适用性.研究结果表明,采用该方法可平均发动机的功率,高效回收系统能量.     

液压挖掘机工作装置运动轨迹的智能控制及示教再现

运用模糊智能控制方法对单斗液压挖掘机的动臂和铲土工作装置的运动过程进行跟踪,通过微机的智能化分析学习,实现轨迹控制和示教再现。它对提高单斗液压挖掘机的自控水平和工作效率具有较大意义。文中主要讨论了示教再现原理,系统组成和系统编程。