基于多学科协同仿真的液压系统性能匹配研究

针对正铲挖掘机液压系统与工作装置负载的性能匹配问题,提出了多学科协同仿真方法,并应用于整机系统的性能仿真研究。为准确模拟挖掘机工作过程中各子系统的性能参数变化,基于多刚体动力学软件ADAMS建立了工作装置的机构仿真模型,并利用离散元仿真软件EDEM模拟了挖掘机不同进给深度的实际挖掘负载;然后,根据液压系统原理及控制方式,以AMESim为主仿真平台,建立了复合控制泵模型;最后,构建了全系统机液协同仿真模型。分别对液压系统工作过程中液压泵和各液压缸的性能参数进行了仿真验证,并模拟了不同挖掘负载对液压系统性能参数的影响变化。研究结果表明,该协同仿真方法能够用于对复杂系统进行准确、有效地建模,并验证了所设计的液压系统在多变负载工况下性能匹配参数的合理性。     

煤矿液压绞车电液比例闭环驱动系统设计与仿真分析

液压绞车广泛应用于煤矿运输与提升，传统的液压绞车采用手动开环控制，存在自动化水平不高、调速精度低、平稳性差等问题。采用电液比例控制技术改造液压绞车的主变量泵，设计了电液比例闭环驱动系统，建立了变量泵控液压马达的数学建模，并进行了模型简化和仿真分析。仿真结果表明，简化前后系统的阶跃响应基本一致，简化模型可以表示驱动系统的控制模型；采用电液比例闭环控制后，液压绞车具有较好的调速特性，速度跟踪精度高，且平稳性较好。对液压绞车的电液比例改造和提高自动化水平具有借鉴意义。     

基于LUDV系统纯电驱液压挖掘机能耗特性分析

为克服发动机效率低、污染严重、调速性能差的问题,提出了一种基于LUDV系统和变频电机的液压挖掘机系统方案。建立了液压系统、机械结构及变频电机的仿真模型,以及电动液压挖掘机的联合仿真模型。采用变频电机与变量泵复合控制方法,设定电动液压挖掘机“泵排量目标值”（“泵排量目标值”是液压泵目标排量值与液压泵最大排量的比值,是液压泵实际排量的控制目标,不是将液压泵的排量固定在某个数值）分别为0.9、0.7、0.5。研究表明,随着“泵排量目标值”的减小,电机转速提高,耗电量减小;当“泵排量目标值”减小到某个值时,耗电量不会随着“泵排量目标值”的减小而降低,耗电量达到最小值。     

液压挖掘机动力系统功率匹配及其节能控制

为使液压挖掘机在负载多变条件下节能降耗,需使发动机与变量泵系统实现功率匹配。建立发动机外部特性与变量泵调节装置的数学模型,并提出动力系统功率匹配节能控制策略以及实现该策略的模糊控制算法,得到节能控制系统的理论模型。通过采用Matlab/Simulink建立发动机与变量泵功率匹配节能控制系统仿真模型,模拟挖掘机在不同负载下节能控制系统的运行状态。将控制算法写入主控制器的电子控制单元(Electronic control unit,ECU),在试验样机上进行试验。模拟仿真和试验结果表明,采用该节能控制算法后,发动机转速能稳定在目标转速附近,并降低燃油消耗率,达到节能效果。     

液压无级变速传动系统在轮式挖掘机上的仿真及应用

介绍了液压传动的类型,重点对液压无级变速传动系统的工作原理做了详细的分析,对匹配设计过程做了详细的推导.利用MATLAB/Simulink软件建立了液压无级变速系统的仿真模型.在此模型中对变量泵、变量马达的排量匹配进行了优化,使行走速度和驱动力的发挥达到最佳状态,并将仿真结果应用在轮式挖掘机行走系统的设计中.经样机测试完全满足设计要求,取得了较好的结果.     

基于模糊神经网络的液压挖掘机节能控制

为了节省液压挖掘机工作过程中的能耗,提出了基于模糊神经网络的稳速节能控制方法。分析了液压挖掘机的油耗损失,给出了节能控制系统,使用变量泵替换定量泵并对挖掘机负载进行预测,根据负载压力需求调节变量的流量,减小了发动机、液压泵和负载功率不匹配造成的能量损失,从而将节能目标转换为发动机转速稳定;建立了挖掘机的动力系统模型,用于对挖掘机控制和仿真分析;提出了模糊神经网络算法,将模糊控制与神经网络的优势融合,经仿真验证和实车试验可以看出,模糊神经网络算法可以将转速稳定在设定转速误差范围内,达到了稳速节能的目标。     

正流量液压泵动静态特性分析与仿真建模

仿真技术出现之前,产品研发需要在大量实验测试中寻找最优参数。此方法研发成本高、周期长。针对变量泵进行仿真研究,分析川崎K5V变量泵结构原理,推导变量泵调节器数学模型,建立变量泵的"压力-流量"数学模型,并搭建AMESim仿真模型,并以挖掘机挖掘动作为例进行实验研究。对比仿真与实验数据表明:液压泵仿真模型的动态精度达到90%,可以支撑液压系统数字化设计与匹配优化,为高精度的数字化样机奠定基础。     

挖掘机器人虚拟样机的机电液一体化建模与仿真

以挖掘机机器人虚拟样机模型的实现为例,介绍了在多种环境下对挖掘机进行建模与联合仿真的实现策略.在分析机械系统动力学分析软件 ADAMS 和工程仿真软件 MATLAB 的特点的基础上,提出了在 ADAMS 中建立虚拟样机环境,利用 MATLAB 软件中的 Simulink 工具箱建立了参数化和模块化的挖掘机液压系统和控制系统仿真模型,研究了两种软件之间的接口技术,实现机械、液压、控制子系统的有机集成,并进行了机电液一体化的仿真研究.     

正流量控制挖掘机液压系统压力损失分析

以大型正流量控制挖掘机液压系统为研究对象,理论分析液压系统压力损失,建立机电液联合仿真模型,重点分析挖掘机典型工况下整机液压系统压力损失,探究出了不同动作整机压力损失具体数值以及压力损失分布情况。仿真结果表明:由于斗杆挖掘多路阀具有回油再生功能,管道中流量最大,达到910 L/min,使得斗杆挖掘液压系统压力损失较高,泵1侧进油路压力损失为3.31 MPa,泵2侧进油路压力损失为3.91 MPa。通过实验验证了仿真结果的准确性,为正流量控制挖掘机能量损失研究和性能提升奠定基础,提高挖掘机研发效率。     

正流量挖掘机动臂液压系统仿真与实验研究

 正流量液压挖掘机主泵提供的流量与给定的控制信号成正比例关系,可以实现流量的按需供给,操控性好,传动效率高,在中型挖掘机中得到广泛的应用。液压挖掘机的动臂动作频繁,能量消耗大,对动臂动作的研究具有重要的意义。以正流量挖掘机动臂液压系统为研究对象,建立了动臂液压系统的仿真模型,并在样机上进行了实验测试。结果表明正流量挖掘机起臂时主泵的压力裕度为1.5 MPa,落臂时主泵的压力裕度为0.5 MPa,正流量控制挖掘机的动臂缸控制特性很好的体现了驾驶意图,操控性好,传动效率较高。     

Modeling of a hydraulic excavator based on bond graph method and its parameter estimation

This paper focuses on two problems occurring in modeling a hydraulic excavator. The first problem arises in the modeling process. Because a hydraulic excavator has a very complex structure, the modeling process requires considerable time and is prone to errors. This problem is solved by conceptually modeling an excavator system using bond graph methods, the top-down and bottom-up methods, and the modeling software developed by the authors, and then, automatically deriving the nonlinear symbolic mathematical model from the conceptual model by using the modeling software. The other problem arises in obtaining parameters of the model. It is difficult to obtain the specification data for hydraulic components provided by manufacturers in general and to obtain the experimental data for estimating unique parameters. To solve this problem, an estimation method is devised for estimating parameters based on the experimental data that can be easily obtained. These methods enable easy and efficient modeling of an excavator system. In addition, the established model is verified through the comparison between the simulation and the experimental results. Also, this paper provides a good example of modeling of the large complex system.     

基于Simulink的挖掘机液压系统建模与仿真技术

在分析挖掘机液压系统的基础上,利用 MATLAB 软件的动态系统分析软件包 Simulink,提出了基于液压系统的模块化建模方法,建立了挖掘机各个液压元件的动态数学模型,实现了图形用户界面下易于参数修改的元件及子系统模块化模型,并进行了仿真研究.     

挖掘机液压系统建模仿真及能耗分析

为研究挖掘机液压系统能耗分布,寻找节能途径,本论文在深入分析负流量控制挖掘机液压系统的基础上,采用AMEsim仿真软件建立一台通用型液压挖掘机负流量控制液压系统的数学模型;采用Adams仿真软件建立了该型液压挖掘机工作装置动力学模型;利用两者进行联合仿真分析,获得该通用型液压挖掘机空载装车工作循环能量消耗分布曲线图,结果表明节流损失是能量损失的主要方式,文中的研究对于挖掘机节能优化问题具有一定的理论意义和实用价值。     

电驱动挖掘机流量匹配系统动臂特性研究

以6 t液压挖掘机动臂为研究对象,提出伺服电机驱动定量泵的流量匹配控制系统。在SimulationX中搭建伺服电机仿真模型,通过与伺服电机响应特性试验结果对比,验证伺服电机模型的准确性;建立液压挖掘机动臂机械结构多体动力学与电液系统的联合仿真模型,仿真分析了不同控制方式下,动臂的运行特性和能耗特性。结果表明,与负载独立流量分配(LUDV)系统相比,采用伺服电机驱动定量泵流量匹配控制的动臂能耗降低约13.6%。     

柱塞泵压力脉动对液压挖掘机振动特性的影响

针对柱塞泵压力脉动对液压挖掘机振动特性的影响,建立包含发动机、柱塞泵、回转平台、驾驶室在内的液压挖掘机整机的动力学模型.分析作用在液压挖掘机上的柱塞泵压力脉动激励、发动机激励、路面激励3种外激励特性,研究液压挖掘机在外激励作用下的振动性能,揭示柱塞泵压力脉动激励对液压挖掘机振动特性的影响机理,并通过试验进行验证.研究表...     

挖掘机正负流量液压系统中主泵研究分析

针对目前公司开发投产的挖掘机正、负流量液压系统产品,该文概述了挖掘机正、负流量液压系统控制模式中主泵的应用区别,阐述了正、负流量液压系统中主泵的各自结构特点,分析了正、负流量液压系统中液压泵的功率、流量调节机构变量原理,指出了正、负流量液压系统中液压泵的推广应用前景。     

模糊算法在挖掘机动臂液压系统中的应用

通过对某小型挖掘机液压系统的改造,建立挖掘机动臂液压系统各元件的的数学模型,得出该闭环控制系统的传递函数; 运用Matlab/Simulink设计出模糊控制器,并对系统进行了仿真分析。仿真结果表明,采用模糊控制策略较好地改善了液压挖掘机动臂系统的性能,取得了良好的效果,为系统的响应速度和稳定性提供了理论依据。