基于负载口独立控制的挖掘机动臂系统节能研究

针对传统挖掘机动臂液压系统能耗大、势能利用低等问题,以挖掘机动臂为研究对象,设计基于负载口独立控制的动臂液压系统。在主动型负载工况缩回工况下,对动臂液压系统进行了压力-流量特性分析,获得阀口开度与活塞杆速度的关系;采用机械动力学仿真软件ADAMS和液压系统仿真软件AMESim,分别建立传统动臂液压系统和基于负载口独立控制的动臂液压系统联合仿真模型,并对2种动臂液压系统在主动型负载工况缩回工况进行联合仿真分析。仿真结果表明：2种动臂液压系统都能获得较为线性的活塞杆运动速度,而且与传统动臂液压系统相比,基于负载口独立控制的动臂液压系统的势能利用率明显提高,提高了约44.3%。     

基于LabVIEW的挖掘机串口参数监控系统设计

整机参数的在线监测对分析挖掘机状态以及调试样机具有现实意义.分析挖掘机控制系统的组成和参数传递规律,以GPS和控制器间的传递参数为采集目标,以LabVIEW为平台,构建挖掘机串口参数监控系统,并进行现场试验.试验结果表明,构建的挖掘机串口参数监控系统能正确解析通讯数据包,获取整机各项参数.     

重载液压缸动态位移信号的自适应滤波器设计

为了能够在大型减震阻尼器性能测试试验中更好反馈试验台的重载液压缸动态位移变化信息,从而真实模拟大型减震阻尼器所需振动激励信号,进而获得更好的特性参数,对比传统变步长LMS算法,根据试验台重载液压缸实际振动的加载工况,在预期参考信号不可知的情况下,通过小波变换对原始信号进行拟合,并使用MATLAB建立误差与步长之间的非线性函数表达式,提出一种基于小波变换的LMS自适应滤波器,最后通过LabVIEW编写了测控程序进行了试验。试验结果表明,相较于传统变步长LMS算法,基于小波变换的自适应滤波器收敛速度更快、稳态误差更小且跟踪能力更强,在实际应用中,相较于其他类型滤波器具有更好的滤波效果。     

液压挖掘机功率极限控制研究

根据液压挖掘机发动机和液压泵匹配的性能特点,提出了功率极限控制方法。控制器通过监测发动机转速,对液压泵功率进行实时调节,使发动机功率能够得到充分利用,从而提高挖掘机的工作效率。论文首先介绍了功率极限控制的原理及实现方法,然后对挖掘机空载、负载实地挖掘试验数据进行对比分析。试验结果表明:功率极限控制是一种先进的控制策略,能够显著提高液压挖掘机的工作效率。     

影响负流量液压系统泵流量因素的试验分析

挖掘机的功率损失主要是因为发动机与泵的功率不匹配造成的,开展泵流量影响因素的研究可以为控制系统调节泵吸收功率提供依据.以负流量液压系统为研究对像,以泵出口压力、回油负流量控制压力和电液比例阀二次压力作为影响泵流量的主要因素,在挖掘机动作过程中,使用便携式采集系统对相关量进行采集.试验结果表明,泵工作过程中的流量主要受二次压力影响;负流量控制压力主要作用于无负荷阶段,泵出口压力主要作用于溢流阶段,二者主要功能是压力切断,减少能量损失.     

电控节能技术在挖掘机中的应用与发展

挖掘机的电控节能技术是实现功率匹配的重要技术,也是挖掘机电控系统的核心技术.简单回顾了国外挖掘机电控节能控制系统的特点,分析了国产挖掘机电控系统的发展和与国外挖掘机存在的差距,指出了挖掘机的电控节能系统将融合多种新技术,朝着智能化电液控制和节能控制方向发展.     

基于反步法控制器的双缸液压系统同步运动控制研究

由于锻造液压机受到诸多内在、外在因素的影响,使得其双缸同步控制精度不满足工况需求。针对此问题,以传统双缸同步控制系统为研究对象,建立液压缸位置控制系统运动学模型,结合Lyapunov稳定性理论,设计反步法控制器,并且应用于并联同步控制结构中;分别搭建基于反步法控制器和PID控制器的双缸同步控制系统AMESim与Simulink联合仿真模型,并进行联合仿真。结果表明：与PID控制器相比,从阶跃响应方面看,反步法控制器最大同步误差减小了62.3%,调定时间减少了26.96%;从正弦跟踪能力方面看,反步法控制器滞后性显著降低,并且能够满足双缸同步控制要求。     

基于LabVIEW和CAN的挖掘机GPS功能的监控系统设计

控制器局域网络(CAN)总线是工程机械的通讯发展趋势,设计CAN总线监控系统对缩减基于CAN总线的远程监控系统(GPS)功能开发周期和提高调试效率意义重大.采用LabVIEW和USB/CAN模块构建挖掘机总线监控系统的软硬件,通过LabVIEW的库函数开发了USB/CAN模块的驱动程序,在此基础上根据挖掘机GPS监控系统的功能需求设计了1套GPS总线监控系统系统.试验结果表明设计的挖掘机GPS监控系统功能正确,可实现总线参数的在线监测和模拟,减少了上机调试时间,为工程机械的其他控制系统和功能开发或功能检验提供了新的方法.     

基于CAN总线的中型挖掘机电气控制系统设计

挖掘机的电气控制系统是挖掘机的核心技术,其性能对企业提高竞争实力和经济效益意义重大.分析了中型挖掘机控制功能要求,确定了基于控制器局域网(CAN)总线的电气控制系统方案,设计了控制系统的输入和输出调理电路,设计了发动机控制电路和挖掘机应急电路,在此基础上采用CodeSys和组态软件分别开发了挖掘机控制系统和监控系统程序,为挖掘机电控节能系统的研究打下了基础.     

挖掘机自动挖掘轨迹规划与动态优化控制

以挖掘机为研究对象,建立挖掘机工作装置运动学和动力学数学模型,通过五次多项式插值方法将运动轨迹离散,采用MATLAB编写离散运动轨迹程序并将其计算结果与ADAMS仿真结果进行对比,最终确定动力学模型参数;其次,建立基于动力学模型的Simulink和ADAMS联合仿真模型,在动态控制中采用PD控制方法,进行轨迹规划联合仿真并试验。结果表明：基于动力学模型的运动轨迹控制方法可以有效避免始末位置和液压缸输出力变化的突变,采用动态控制中的PD控制方法,得到的收敛趋势相较于未优化的要收敛近50%;液压缸输出力变化稳定,其误差在5%附近,提升了自动挖掘运动轨迹控制精度。