液压挖掘机工作装置模型及控制的试验研究

对某型液压挖掘机的工作装置进行3自由度的动力学分析，利用拉格朗日方法建立其动力学方程；并在该动力学方程的基础上给出挖掘机铲斗轨迹控制方法；介绍控制系统的软件、硬件、反馈检测装置、轨迹控制器以及为了对挖掘机进行计算机控制所进行的相关改造；给出PID控制的框图、铲斗轨迹跟踪控制表达式；对其铲斗轨迹跟踪控制进行三自由度的测试试验；由于试验挖掘机所采用的控制阀为电液比例阀，有较大的死区，为了保证控制精度，给出了死区补偿的试验方法以及PID参数设置方法和数值。研究结果表明：在所给定的PID参数下，铲斗跟踪的设定水平直线长度为2．500m，对铲斗水平跟踪速度为136mm／s，其精度可以控制在110mm之内，非直线度最大为4．2％。     

挖掘机工作装置电液伺服智能控制

针对挖掘机工作装置电液伺服系统中存在多变量、强耦合及非线性的特点，提出了CMAC神经网络与常规控制相结合的控制方法，很好地解决了挖掘机电液伺服系统位置控制问题。仿真结果表明，该控制方法具有较高的控制精度和鲁棒性。     

液压挖掘机自适应模糊滑模控制的研究与仿真

为了解决滑模控制中的抖振问题,设计了自适应模糊滑模变结构控制器.为了使滑模控制的等效控制不依赖于挖掘机工作装置的精确数学模型,引入自适应模糊控制连续逼近等效控制器,增强对不确定性控制系统的鲁棒性,并将其用于液压挖掘机工作装置的轨迹跟踪控制.控制规则包括等效控制、切换控制和调整控制三个部分.在Matlab7.4/Simulink环境下对自适应模糊滑模控制进行了挖掘轨迹的跟踪仿真,给出了跟踪性能及控制输入.     

液压挖掘机轨迹智能控制的研究

对挖掘机液压伺服机械手的轨迹提出了一种新的智能控制方法. 利用行程可测量油缸和先导伺服驱动方向阀构成的液压控制系统, 根据要求对动臂摆动机构系统的3个工作臂液压阀进行了有效控制,并给出了系统模型.     

液压挖掘机工作装置运动轨迹的微机控制

对液压挖掘机任意给定的斗齿目标轨迹,变换为工装动臂、斗杆和铲斗三个杆件相对转角序列,由微机控制电液伺服驱动系统,使三杆件各自跟踪其目标转角,实现轨迹控制。本文推导变换方程、工装动态方程及控制系统数学模型,编制轨迹规划程序及数控程序,并在0.05 m~3正铲工装试验台上验证。     

装载机工作装置的模型与自适应迭代学习控制

在理想情况下用牛顿-欧拉法建立装载机工作装置的二自由度动力学模型,考虑实际情况中存在的建模误差和扰动干扰,设计自适应迭代学习控制器对其进行轨迹跟踪控制研究,基于Lyapunov函数证明了跟踪误差的稳定性和收敛性,在matlab环境下对所设计的控制器进行仿真研究。仿真结果表明,所设计的控制器对装载机工作装置有极好追踪效果,验证了该算法的可行性与有效性。     

机器人的自适应分散跟踪控制

提出了一种自适应分散控制策略,用于不确定性机器人的轨迹跟踪,该控制器结构简单,而且无需计算回归矩阵,通过对二自由度的机器人的仿真,证明该方法能使跟踪误差快速趋近于零.     

电液伺服系统的渐近跟踪自适应控制

根据电液伺服系统参数不稳定的特点,将渐近跟踪理论与自适应控制相结合,提出了一种基于参数辨识的电液伺服系统的渐近跟踪自适应控制方法,利用状态反馈动态配置系统的希望特征值和在输入端动态调节前馈增益实现渐近跟踪,达到自适应控制的目的。仿真结果表明,该方法稳定可靠,具有较高理论意义和实用价值。     

挖掘机载荷自适应节能控制策略

提出了一种新的挖掘机节能策略,即利用液压泵输出压力来识别挖掘机工况,根据识别的结果自动设定柴油机调速拉杆,同时控制液压泵的吸收扭矩,使柴油机所处的工作点不仅能与挖掘机工况相适应,而且具有较高的燃油利用率,上述策略在自行研制的挖掘机实验样机上得到了实现,取得了预期的节能效果。     

浅论挖掘机液压系统油温的控制

液压系统发热原因及造成的危害和预防措施进行如下简单的分析和探讨。     

液压混合动力挖掘机回转装置控制方式的研究

为了降低挖掘机的燃油消耗,提高整机作业效率,提出了一种基于液压混合动力技术的挖掘机动力系统节能方案.该方案采用液压泵/马达独立驱动回转装置,可保证发动机工作于最佳燃油工作区,同时结合挖掘机回转装置的作业工况,通过分析液压混合动力系统的特点,对回转装置的控制方式进行了设计.针对回转系统参数的不确定性,设计了智能比例-积分-微分(PID)的分段变结构控制器,并通过仿真和模拟试验平台验证了控制器的有效性和适用性.研究结果表明,智能PID转矩控制方式更适合于回转装置的作业要求,相对于转速控制方式,系统响应速度快,回转装置运动控制平稳,能量回收率高,达到了理想的控制效果.     

液压挖掘机的功率匹配控制方法

 针对当前挖掘机功率控制中常用的转速感应控制方法响应速度慢的缺点,根据液压挖掘机动力系统中液压泵与柴油发动机的动力特性,提出了柴油发动机恒扭矩输入控制与转速感应控制相结合的复合控制方法,建立了基于Simulink 仿真平台的系统仿真模型,导入实际工况下的负载信号,对转速感应控制方法与复合控制方法进行仿真对比分析。仿真结果表明：复合控制方法比转速感应控制方法能更有效地稳定发动机的转速,减少发动机的最大掉速量,使液压泵能充分利用柴油发动机的输出功率,提高整机的效率。     

挖掘机器人模糊鲁棒控制的研究

为了实现挖掘机器人的轨迹跟踪控制,建立了挖掘机器人工作装置的四自由度拉格朗日动力学模型,设计了一个鲁棒控制器.控制律包括等效控制和辅助控制.等效控制保证闭环系统的控制输入基于期望的动力学模型,辅助控制保证动力学建模误差和不确定性存在时控制系统的鲁棒性以及跟踪误差趋于零.为了削弱控制输入的高频振荡,模糊控制被应用.将所设计的模糊鲁棒控制器用于仿真试验,给出了其轨迹跟踪效果及控制输入.     

大型矿用挖掘机控制系统的特点及发展方向

比较了发电机—电动机组直流调速系统、可控硅直流调速系统、交流变频调速系统这3种调速系统在矿用挖掘机上的应用情况。     

电液伺服系统的小波自适应鲁棒反演控制

针对电液伺服系统,提出了一种小波自适应鲁棒反演控制方法.用两个小波神经网络来逼近电液伺服系统中的模型未知部分、参数不确定项和虚拟控制的导数,所有小波神经网络的参数均实现在线调节.控制律和自适应律的设计保证了闭环系统一致且最终有界,从而达到对非线性电液伺服系统稳定跟踪控制的目的.鲁棒补偿器的设计进一步改进了电液伺服系统的跟踪性能.仿真结果表明,该方法能较好地满足控制精度的要求,同时系统具有较强的适应性和鲁棒性.     

并联混合动力挖掘机系统建模及控制策略仿真

分析了以超级电容和ISG(integrated starter generator)电机组成辅助动力源、电机驱动回转为特征的并联混合动力挖掘机系统;提出了发动机双模式转矩均衡控制策略,以负载工况与超级电容SOC(state of charge,荷电状态)为决策依据,实现发动机工作点的自适应调节.在特定工作点下,以转矩均衡控制策略替代传统的转速感应控制,系统转速更加稳定.ISG电机可以均衡发动机转矩,使其工作于高效率区.另外,利用回转驱动电机实现回转势能的再生利用.建立并联混合动力挖掘机系统的Simulink仿真模型.结果表明,该控制策略适用于挖掘机并联混合动力系统,具有显著的节能性.     

基于手柄积分的液压挖掘机回转系统速度位置复合控制特性

传统液压挖掘机回转系统是靠驾驶员的观测实现定位,生产效率和回转定位精度较低.为此,本研究基于手柄积分控制,提出一种速度位置复合闭环控制策略,根据设定运行速度和目标位置,设计期望的运行轨迹.为与通用的手柄操作模式相兼容,目标位置通过对手柄给定角速度进行积分获得.此外,同时加入压差反馈和速度反馈,提高系统定位精度和运行平稳性.研究中,以液压挖掘机为研究背景,构建了回转系统机电液联合仿真模型和试验测试系统,对控制策略可行性和有效性进行了验证和分析,结果表明,该方法对于不同期望位置,都可以获得较高的定位精度,定位误差仅有0.5°,且有效减小了位置超调和速度波动,回转位置闭环控制系统动态特性显著提高.     

液压挖掘机模糊自适应节能控制系统

为了减少液压挖掘机的燃油消耗,在分析传统转速传感节能控制策略的基础上,提出了一种新的功率敏感节能控制策略.应用基于T-S模型的模糊PID控制算法,对发动机-变量泵的功率匹配进行控制,并根据仿人工智能的思想对模糊规则进行了优化,提高了控制系统的动态特性.两种节能控制策略的对比试验表明,采用功率敏感节能控制策略之后,节省燃油20%以上.     

4300mm中厚板全液压滚切剪电液伺服控制系统

对中厚板4300mm全液压滚切式定尺剪的电液伺服控制系统进行了详细介绍,针对伺服缸的速度和位置控制做了深入的研究,提出了自适应交互PID控制算法,对两个液压缸位置进行协同控制,试验和现场实际的运行结果表明,该控制系统可以很好的完成两路伺服缸的速度和位置控制精度要求,剪切的钢板质量达到了工艺要求。