轮式工程机械电液转向系统的研究

论文摘要

轮式工程机械由于其机动性好、环境适应性强等特点,在近年来得到了迅速发展。随着对作业效率的要求愈来愈高,工程机械的自动化程度正在快速增长。相应地,机器系统各部分的控制性能要求也越来越高,如动作准确、操纵轻便、安全舒适等。电液转向系统是轮式工程机械的核心控制技术之一,对于改善重型轮式机械的操纵性、降低驾驶员的劳动强度具有重要作用。本文基于对多种转向机构及其控制系统的分析,提出了采用比例控制的电液转向控制系统。系统利用比例阀控液压缸作为转向动力机构,通过在转向轴与转向液压缸上加设传感器,获取比例阀的控制信号,利用电液比例阀对双出杆液压缸进行位置控制,进而通过控制液压缸的位移来实现机器的转向控制。本文依据Ackerman理论转向特性,利用SolidWorks软件对转向机构进行了优化和运动模拟,在转向过程中保证两侧转向轮的转角关系。并对转向系统进行了PID控制仿真研究和实验验证。结果表明,在低频率、小位移输入信号下,缸位移能与输入信号保持良好的跟踪,具有较好的控制性能。通过液压缸位移与转向轮转角的转化,得到的实际转向特性曲线与理论转向特性曲线一致,满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 转向系统的类型及其各自优缺点
• 1.3 电液比例技术的发展及现状
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 1.4.1 课题研究的目的
• 1.4.2 课题研究的主要内容及要解决的关键问题
• 1.4.3 研究方法和技术路线
• 第2章 电液转向系统的结构设计
• 2.1 电液转向系统的设计思想
• 2.1.1 转向系统的设计要求
• 2.1.2 电液转向系统的原理介绍
• 2.2 电液转向系统的结构介绍
• 2.2.1 总体结构设计
• 2.2.2 转向梯形机构的优化设计
• 2.2.3 转向机构的力学特性
• 2.2.4 转向动力缸的设计
• 2.2.5 转向机构中连杆的设计
• 2.3 转向机构的运动模拟
• 2.4 转角传感器与位移传感器的选择
• 2.4.1 传感器的选用原则
• 2.4.2 电液转向系统中传感器的选择
• 2.5 本章小结
• 第3章 电液转向系统的控制系统设计
• 3.1 电液转向位置控制系统的基本组成
• 3.2 电液转向系统的数学模型
• 3.3 控制系统的设计
• 3.3.1 控制系统硬件设计
• 3.3.2 电液转向系统的控制策略
• 3.3.3 控制系统软件设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 PID 控制原理及转向系统的仿真
• 4.1 PID 控制原理
• 4.1.1 模拟PID 控制器
• 4.1.2 数字PID 控制器
• 4.2 PID 控制器参数的整定方法
• 4.3 电液转向位置控制系统的PID 控制仿真
• 4.3.1 数字仿真技术概述
• 4.3.2 电液转向系统仿真的内容与目的
• 4.3.3 电液转向系统的仿真模型
• 4.3.4 电液转向系统仿真结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 电液转向系统的实验研究
• 5.1 实验总体方案的介绍
• 5.2 实验系统介绍及实验步骤
• 5.2.1 液压系统
• 5.2.2 计算机控制系统
• 5.2.3 实验步骤
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 电液转向系统的动态响应性能
• 5.3.2 系统调定压力的变化对转向系统的影响
• 5.3.3 仿真结果与实验结果的比较与分析
• 5.3.4 实际转向特性曲线与理论转向特性曲线的比较
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介