论文题目: 液压挖掘机作业及行走系统节能控制研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械电子工程
作者: 尚涛
导师: 赵丁选
关键词: 液压挖掘机,节能控制,功率匹配协调控制,直线行走同步控制模糊,控制,单神经元,控制
文献来源: 吉林大学
发表年度: 2005
论文摘要: 论文结合机械部跨世纪优秀人才专项基金资助项目(96250404)“液压挖掘机电子节能控制系统研究”及教育部骨干教师基金项目“提高工程车辆液力机械传动系统动力性与经济性的电控方法研究”,在对国内外液压挖掘机功率匹配控制技术研究的基础上,研制开发了液压挖掘机功率匹配控制系统。液压挖掘机功率匹配控制系统,是以泵的工作压力为依据,通过微机的计算可实现自动选择作业工况,完成挖掘机作业时发动机的转速设定,采用转速感应控制系统实现发动机—泵环节的功率匹配;将发动机、变量泵、多路阀和负载作为一个整体,采用协调控制策略,准确地对发动机—泵和泵—负载环节的功率进行协调,提高了系统功率利用率,减少了系统能量损失;设计了挖掘机直线行走马达同步控制回路。建立了系统的数学模型,研究了动力作业开环系统的输入输出特性,分析了变量泵—定量马达开式回路特性,说明了泵的恒功率控制对节能的重要性。论文借鉴先进的智能制理论,提出新的挖掘机节能控制调节方法,并开发出相应的智能型节能控制器。在液压挖掘机节能控制试验台上对节能控制系统进行了试验检验,柴油机的油耗测量表明,单神经元PID节能控制系统的平均节能效果在8.5%以上,协调控制节能效果明显。试验结果证明了本论文设计的节能控制系统工作可靠,使用的智能节能控制理论正确,节能效果显著。论文研究的结果对当今国内挖掘机的节能控制系统开发有重要的参考价值,具有重要的理论意义和实用价值。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 挖掘机节能控制系统的国外研究现状
1.2.1 在发动机与液压系统方面的应用现状
1.2.2 在行走装置方面的应用现状
1.2.3 在工作装置控制方面的应用现状
1.3 国内节能控制系统研究现状
1.4 国内外液压挖掘机的主要差距
1.5 挖掘机节能系统的发展趋势
1.6 本文所要完成的任务
1.7 本章小结
第二章 液压挖掘机节能控制系统分析
2.1 液压挖掘机节能控制系统的组成及作用
2.2 发动机的节能控制原理
2.2.1 发动机工作特性
2.2.2 发动机转速波动对油耗的影响
2.2.3 发动机控制的意义
2.2.4 分工况控制
2.3 液压泵的节能控制原理
2.3.1 泵控系统原理及目的
2.3.2 组合控制系统
2.4 作业系统和行走系统能量损失原因分析
2.4.1 液压系统功率损失
2.4.2 机械损失
2.4.3 动能、势能损失
2.4.4 功率匹配不合理时引起的损失
2.5 本章小结
第三章 液压挖掘机节能控制系统设计
3.1 动力作业系统功率匹配节能控制基本原理
3.1.1 发动机与液压泵功率匹配控制
3.1.2 泵与负载的匹配
3.2 发动机——泵、泵——负载环节功率匹配不协调的分析
3.3 实现协调控制的策略
3.4 直线行走同步控制
3.4.1 行走装置的传动原理
3.4.2 直线行走控制
3.5 节能控制系统总体方案
3.5.1 微处理控制器及输入输出信号
3.5.2 发动机转速控制
3.5.3 液压系统控制
3.6 本章小结
第四章 动力作业系统的数学模型
4.1 发动机的数学模型
4.2 变量泵恒功率控制的目的
4.3 液压系统数学模型
4.3.1 液压缸活塞杆行程对比例阀阀芯位移的传递函数
4.3.2 电磁比例换向阀传递函数
4.3.3 动力作业系统开环传递函数对阶跃信号的响应
4.4 变量泵—定量马达回路特性分析
4.5 本章小结
第五章 控制算法的研究
5.1 PID 控制技术
5.2 模糊 PID 控制
5.2.1 模糊控制技术简介
5.2.2 模糊控制与 PID 控制的结合
5.2.3 参数自适应模糊 PID 控制器设计
5.3 单神经元 PID 控制
5.3.1 单神经元 PID 模型的建立
5.3.2 功率匹配节能控制系统单神经元 PID 控制器的研究
5.4 模糊 PID 算法与单神经元 PID 算法的比较
5.5 本章小结
第六章 功率匹配节能控制系统台架试验与结果分析
6.1 挖掘机节能控制试验台计算机控制系统的方案设计
6.1.1 挖掘机节能控制试验台计算机控制系统工作原理
6.1.2 硬件控制系统设计
6.1.3 软件控制系统设计
6.2 试验目的和内容
6.3 液压挖掘机节能控制试验台结构
6.3.1 受控部件及电控系统
6.3.2 负载模拟系统
6.4 测量系统元件选择及标定
6.4.1 测量参数
6.4.2 测量传感器的选用
6.4.3 传感器标定试验
6.5 控制系统的节能控制试验
6.5.1 节能系统的控制软件
6.5.2 分工况控制功能实现
6.5.3 转速感应控制试验
6.5.4 协调控制试验
6.6 试验分析结果
6.7 本章小结
第七章 全文总结
7.1 研究工作总结
7.2 继续研究的方向
参考文献
攻读博士期间发表的学术论文及科研成果
致谢
摘要
Abstract
发布时间: 2005-08-26
参考文献
- [1].液压挖掘机混合动力系统能量转换及其控制策略研究[D]. 冯志君.西安电子科技大学2017
- [2].电驱动小型液压挖掘机功率匹配及能效特性研究[D]. 刘彬.太原理工大学2016
- [3].液压挖掘机节能模糊控制系统研究[D]. 国香恩.吉林大学2004
- [4].基于混合动力与能量回收的液压挖掘机节能研究[D]. 张彦廷.浙江大学2006
- [5].液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究[D]. 李永旭.同济大学2006
- [6].液压挖掘机工作装置设计关键技术研究[D]. 杜文靖.吉林大学2007
- [7].液压挖掘机动力系统匹配及节能控制研究[D]. 郝鹏.中南大学2008
- [8].基于多体动力学的大型正铲液压挖掘机工作装置的动载特性研究[D]. 佘翊妮.浙江工业大学2013
- [9].并联式混合动力液压挖掘机能量回收与动力匹配技术研究[D]. 吴文海.西南交通大学2015
- [10].混合动力液压挖掘机势能回收系统的基础研究[D]. 林添良.浙江大学2011
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