论文摘要
线控转向是指通过微电子技术连接并控制转向系统的元件来代替传统的机械或液压连接,用传感器记录驾驶者的转向数据和车辆转角、车速、转向阻力等数据并传送给车载控制器,车载控制器按照给定的控制算法计算输出控制信号,控制车辆的转向角度实现转向控制。装载机线控转向系统具有转向传动比可调、路感清晰、便于整机布置等优点,而且还可以自由设计车辆转向的力传递特性和角传递特性,是车辆转向系统的重大革新。但线控转向系统能否替代现有的装载机流量放大转向系统,取决于线控转向系统的可靠性、安全性和系统成本等方面。其中,最为重要的是系统的可靠性,这决定于系统容错能力的高低。容错是指所研究的对象能容许系统发生故障,不会因故障而发生失控或者崩溃;容错控制是指在传感器、控制器、执行器或系统其他元部件发生故障时,控制系统仍然是稳定的,并具有较理想的特性。本文立足于国内技术水平,追踪国外的先进技术,开发了装载机容错线控转向系统,并围绕该系统进行了较为深入的理论与实验研究。首先,应用有限状态机(FSM)系统动态行为建模工具,建立装载机容错线控转向系统的故障诊断模型,并根据该模型提出元件与系统的故障诊断算法。其次,应用马尔柯夫(Markov)过程理论建立系统的可靠性分析模型,并计算得出系统的可靠性。再次,对线控转向系统转向控制算法进行了研究,通过MATLAB仿真,对比分析数字PID控制算法、混合模糊控制算法,仿真及实验结果显示混合模糊控制算法响应时间较快、抗干扰能力强,可以较好地满足实际转向系统的需要。最后,对装载机容错线控转向系统进行了部分台架实验,包括转向液压系统性能实验、故障诊断算法及容错性能验证实验、转向控制算法及转向性能验证实验。实验及仿真结果表明本文开发的的装载机容错线控转向系统具有较高可靠性,能够满足转向系统的实时性、稳定性和准确性要求。
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提要第1章 绪论1.1 装载机转向技术综述1.1.1 装载机转向技术介绍1.1.2 常用装载机转向系统1.1.3 装载机转向技术研究方向1.2 线控转向技术概述1.2.1 线控转向技术的研究现状1.2.2 装载机采用线控转向系统的主要优点1.2.3 应用前景1.3 容错控制简介1.3.1 容错控制的概念1.3.2 容错控制方法1.4 论文的研究内容第2章 装载机容错线控转向系统设计2.1 容错线控转向系统总体设计2.1.1 装载机线控转向系统简介2.1.2 装载机容错线控转向系统总体结构2.2 转向操作子系统2.3 转向控制子系统2.4 转向执行子系统2.4.1 现有流量放大转向系统的工作原理及主要缺点2.4.2 线控转向执行子系统2.5 本章小结第3章 装载机容错线控转向系统故障诊断及容错策略3.1 故障诊断及容错策略概述3.1.1 故障检测与诊断FDD3.1.2 容错控制器的设计3.2 故障分类及处理方法3.3 有限状态机分析方法3.4 元件有限状态机及故障诊断算法3.4.1 油缸位移传感器的有限状态机及故障诊断算法3.4.2 方向盘转角传感器的有限状态机及故障诊断算法3.4.3 其它元件的有限状态机及故障诊断算法3.5 系统有限状态机及故障诊断算法3.6 本章小结第4章 装载机容错线控转向系统控制算法研究4.1 线控转向系统数学模型4.1.1 流量放大阀模型4.1.2 三通比例减压阀控制流量放大阀传递函数4.2 数字PID控制4.2.1 PID控制器的算法确定4.2.2 PID控制算法仿真分析4.3 模糊控制算法4.3.1 模糊控制概述4.3.2 模糊控制器设计4.3.3 仿真及结果分析4.4 混合模糊控制算法4.5 本章小结第5章 装载机容错线控转向系统可靠性分析5.1 马尔柯夫过程5.2 可靠性模型5.2.1 有限状态机模型说明5.2.2 状态转移概率矩阵5.2.3 状态概率矩阵5.2.4 并联系统的有限状态机5.3 装载机容错线控转向系统可靠性5.4 本章小结第6章 转向控制子系统开发6.1 总体设计6.2 转向控制子系统硬件设计6.2.1 微处理器的选型6.2.2 硬件电路设计6.2.3 硬件抗干扰设计6.3 转向控制子系统软件设计6.3.1 软件设计方案6.3.2 主控程序设计6.3.3 系统的初始化6.3.4 信号处理模块6.3.5 方向盘校正子程序6.3.6 软件的抗干扰设计6.4 本章小结第7章 实验研究7.1 转向液压系统性能实验7.2 传感器故障诊断及容错性能实验7.3 性能验证台架实验 转向控制算法及转向7.4 本章小结第8章 总结及工作展望8.1 本文完成的主要工作8.2 今后研究工作展望参考文献攻读博士学位期间发表的学术论文及其他成果致谢摘要Abstract
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标签：装载机论文; 线控转向论文; 可靠性论文; 容错论文; 冗余论文; 混合模糊控制论文;
