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关于液压挖掘机论文范文 面向液压挖掘机电控多路阀控制系统参数整定相关论文写作参考文献

分类:职称论文 原创主题:液压挖掘机论文 更新时间:2024-01-18

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摘 要:针对传统液压挖掘机多路阀结构和整机性能间的耦合、液压控制系统精度低带来的整机控制不匹配问题,为实现液压挖掘机多路阀简单化设计和整机控制系统自适应变化,提出面对液压挖掘机电控多路阀的控制系统参数整定方法.界定操纵电手柄输出为0-1数字信号,考虑整机多路阀结构特征,设计液压挖掘机电控多路阀的变参数一阶控制系统,提出综合系统冲击、能量利用率、跟随性三项指标作为参数整定的评价算法.通过设计电手柄控制器液压挖掘机整机性能表达的数字化平台三者衔接的半物理仿真平台进行试验,分析结果表明:控制系统有效,且控制器响应的一阶控制系统参数T、K可基于整机性能整定得出;时间常数T可由电控多路阀阀芯固有频率和阀芯开度决定,和阀芯阻尼比相关度较小.

关键词:控制系统;液压挖掘机;数字化平台;性能;时间常数

中图分类号:TH-39 文献标识码:A

文章编号:1674-2974(2016)10-0052-10

Abstract:Aimingat on the coupling between the multi-valve structure of the conventional hydraulic excavator and the machine performance,the no-matching problem of machine control generated by the low precision of hydraulic control system, a parameter turning method of control system based on electronically controlled multi-valve of hydraulic excavator was proposed to achieve simplified design of hydraulic excavator multi-valve and adaptive change of the machine control systems. The output of electrical control handles was defined as 0-1 digital signal. Considering the structural characteristics of the multi-valve,the first-order control system of variable parameters for electronically controlled multi-valve of the hydraulic excavator is designed. An evaluating algorithm of parameter tuning was put forward, combining the system shock,energy efficiency,and the following performance. By designing hardware-in-Loop simulation, which is formed of the electrical control handles, controller, performance digital platform of hydraulic excavator, it shows that the control systems are effective, and the parameter T and K of the first-order control system,which the controller responds to,can base on the machine performance to be tuned. It is also found that time constant T can be determined by the natural frequency of multi-valve spool and the valve opening,and has smaller correlation with the spool-valve damping ratio. The design method of the hydraulic excavator provides good application value for the machine multi-valve design,which is associated with the design of control and operation.

Key words:control systems; hydraulic excavator; digital platform; performance; time constant

液压挖掘机在土方建筑机械中扮演着一个至关重要的角色,其高效作业有助于快速、节能地完成施工计划[1].然而,液压挖掘机作业工况复杂恶劣、载荷波动剧烈,且多路阀阀芯结构和其性能存在很大关联,设计复杂.另外,液压控制系统精度低也是影响液压挖掘机整机控制性能的一个直观因素.经验丰富的操作人员通过控制手柄可以实现较为理想的作业,但是人为因素大,操作强度高,操作人员容易疲劳.因此,简化多路阀结构,并从设计制造到应用全过程,设计整机性能高、操作便捷的液压挖掘机系统和控制策略将具有重要意义.

目前国内外对液压挖掘机的研究很多,其中主要包括有先进控制策略[2-3]、混合动力[4],以及对传统元件的再设计[5].但这些研究尚存在的缺陷在于:基于发动机泵负载之间的功率匹配未考虑操作人员在操作手柄开启或关闭过程中由多路阀带来的动态性能影响.同时,随着电子计算机技术和信息控制技术的迅速发展,现代挖掘机先导控制系统可以由电、磁等形式来完成相应动作,避免受先导管路阻力的影响,提高响应速度和控制精度.文献[6-7]研究液压挖掘机节能控制技术时,设计采用电手柄控制多路阀,即由电手柄产生信号,通过比例放大器和系统回路,产生电磁力或液压先导力作用于多路阀阀芯.其研究结果表明:采用电控技术和合适的控制策略,可以达到节能的效果.但是从操作人员发出操作指令到作用于整机过程,其中缺少优化环节,且控制指令是模拟信号,操作量需要人掌控,必然增加了操作强度.因此,有必要根据液压挖掘机整机模型特性开展控制响应过程对系统性能影响的研究.

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参考文献:

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