挖掘机双阀芯液压系统控制策略研究

论文摘要

随着负载口独立控制技术不断发展,其在工程上的应用逐步推广。负载口独立控制技术以其独特的设计理念,为挖掘机的大幅节能提供了前提条件。本论文对一种基于负载口独立控制技术的新型双阀芯电液比例控制阀的控制策略进行研究。首先综述了国内外现用挖掘机液压系统的组成和特点,介绍了负载口独立控制技术在国内外的应用及研究现状。结合双阀芯液压控制系统工作特点,研究了位置控制、流量控制、压力控制三种阀芯控制方法,和挖掘机动臂工作装置压力流量控制策略。建立双阀芯系统电液比例控制环节数学模型,分析表明采用计算流量反馈控制可以有效提高系统动态流量—压差增益。分析电液比例阀的系统参数对位置控制,流量控制和压力控制响应特性的影响。建立负载敏感泵与双阀芯组成的液压系统数学模型,分析压力流量控制策略对系统能耗的影响。接下来运用双阀芯系统机电液联合仿真模型,对双阀芯系统采用位置控制策略进行仿真分析,与实验结果进行对比,验证仿真模型的正确性。对压力流量控制策略进行仿真分析,结果表明采用压力流量控制策略相对位置控制策略可以提高系统稳定性,降低系统的能耗。针对负载敏感泵和双阀芯组成的液压控制系统存在的问题进行分析,提出采用电液比例泵代替负载敏感泵的方法,仿真结果表明采用电液比例泵和双阀芯组成的液压系统节能效果明显。搭建了挖掘机双阀芯系统实验平台,根据提出的压力流量控制策略编写双阀芯控制程序,实验表明,所建模型和仿真数据是正确、可靠的。同时对双阀芯系统的背压对系统的影响进行实验分析,结果表明降低背压,在保证系统稳定性前提下,可以降低系统能耗损失。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题提出的背景
• 1.2 挖掘机液压控制系统介绍
• 1.2.1 简单节流控制系统
• 1.2.2 负流量控制系统
• 1.2.3 正流量控制系统
• 1.2.4 负载敏感控制系统
• 1.2.5 电液泵直接控制系统
• 1.3 负载口独立控制系统介绍及国内外发展现状
• 1.3.1 负载口独立控制技术国外研究现状
• 1.3.2 负载口独立控制技术国内研究现状
• 1.4 课题研究的意义
• 1.5 论文研究的主要内容
• 第二章 挖掘机工作装置液压系统控制策略
• 2.1 液压挖掘机工况分析
• 2.2 双阀芯液压系统构成及特点
• 2.2.1 系统构成
• 2.2.2 系统工作特点
• 2.3 挖掘机工作装置阀芯控制策略
• 2.3.1 单阀芯位置控制
• 2.3.2 单阀芯流量控制
• 2.3.3 单阀芯压力控制
• 2.3.4 双阀芯组合控制
• 2.4 挖掘机双阀芯液压系统工作原理
• 2.5 本章小结
• 第三章 双阀芯液压系统控制策略建模及分析
• 3.1 双阀芯电液比例系统理论建模
• 3.1.1 比例放大器环节
• 3.1.2 电—机械转换环节
• 3.1.3 先导阀—主阀环节
• 3.1.4 电液比例阀传递函数
• 3.2 双阀芯电液比例系统仿真建模及分析
• 3.2.1 位置控制仿真分析
• 3.2.2 流量控制仿真分析
• 3.2.3 压力控制仿真分析
• 3.3 负载敏感泵建模
• 3.4 双阀芯液压系统建模与理论分析
• 3.4.1 传统单阀芯控制能耗损失分析
• 3.4.2 双阀芯控制能耗损失分析
• 3.4.3 能耗损失对比
• 3.5 小结
• 第四章 双阀芯系统机电液联合仿真建模与控制策略分析
• 4.1 联合仿真模型的建立
• 4.1.1 ADAMS、AMESim和simulink机电液联合仿真简介
• 4.1.2 挖掘机动力学建模及联合仿真实现
• 4.1.3 挖掘机液压系统建模及联合仿真实现
• 4.1.4 挖掘机控制策略建模及联合仿真实现
• 4.2 位置控制策略仿真分析及实验对比
• 4.2.1 位置控制策略仿真与实验对比
• 4.2.2 位置控制策略能耗分析
• 4.3 压力流量控制策略仿真分析
• 4.3.1 压力流量控制策略仿真结果分析
• 4.3.2 位置控制策略和压力流量控制策略对比
• 4.3.3 压力流量控制策略稳态特性分析
• 4.4 双阀芯系统与LUDV系统对比分析
• 4.5 双阀芯系统改进及仿真研究
• 4.6 本章小结
• 第五章 实验研究
• 5.1 实验目的和内容
• 5.2 实验平台搭建与实验程序编写
• 5.2.1 实验平台搭建
• 5.2.2 双阀芯控制程序的设计
• 5.3. LUDV系统实验结果分析
• 5.4 双阀芯系统实验结果分析
• 5.4.1 位置控制策略实验研究
• 5.4.2 压力流量控制策略实验研究
• 5.5 背压对系统影响
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 附录 实验挖掘机参数表
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果
• 攻读硕士学位期间发表及录用论文情况