论文摘要
我国是个泱泱大国,幅员辽阔灾难多发,尤其最近几年自然环境恶化严重,大型灾难大量频发,急需大量能在道路损毁时及时进入灾区的全地形特种车辆。另外大量的矿产资源都分布在海洋沙漠山区等交通不便的地区,而近年来我国经济发展飞快,也急需各种全地形车辆进行开发作业。我国的全地形车辆发展还刚刚起步,代表产品为哈尔滨北方特种车辆制造有限公司生产的“蟒式”全地形双节履带运输车。该车性能优越,但是该车的转向系统仍然十分原始,在野外长期驾驶中将会带来很大的不便。故此本文致力于用现在世界上比较领先的电液比例控制技术对该车原有转向控制系统进行升级改造。首先在本文的第二章中建立了全地形双节履带运输车电液比例转向控制系统的设计方案。由角度传感器采集而来的转向控制信号通过A/D转换传输到转向操作控制器中进行处理,控制信号经过单片机处转换成232信号,利用普创电子公司的CAN转换卡转换成CAN 2.0协议总线信号,进行通讯。CAN信号经过双绞线传递到转向控制器,由转向控制器的单片机进行PID运算,然后将处理后的信号传递到比例控制功率放大器,进而驱动E5E先导式比例方向阀,控制转向油缸运动。另外在本章中还根据方案要求设计了电路原理图,并对相关程序进行了编写。接下来在本文第三章中对全地形双节履带运输车转向时所受的转向阻力矩进行了计算。双节履带车辆在粘土地面上且车辆处于静止状态时转向所受阻力矩最大,计算中则采用车辆在上述条件下建立转向阻力矩的计算模型。车辆转向时主要受的转向阻力矩主要为履带与地面摩擦引起的力矩和履带侧面推土产生的力矩两部分。分别计算出各个履带对应的这两种力矩,合成后所得到的力矩就是最终所需要的转向阻力矩。根据转向阻力矩最终计算得到下文需要用到的转向液压缸在转向时的受力数据。本文第四章中对电液比例方向阀和转向液压缸分别进行了数学建模。电液比例方向阀根据大利DUPLOMATIC(迪普马)公司的E5E先导式比例方向阀提供的技术数据进行数学建模。液压缸数学模型的建立需要大量的参数数据,其中部分数据是直接使用了本车选用的液压缸本身的技术数据,另外还有部分数据经过了大量计算得出,如活塞与负载的等效质量等。再结合前文计算得出的转向液压缸在转向时的受力数据可以确定得到液压缸转向时所需压强等参数,最终分别得到了液压缸在伸长和缩短的传递函数。在第五章中将上述传递函数整合后得到最终的数学模型,并在此基础上设计建立了PID转向控制器。而且做了大量工作包括计算以及仿真等方式,对PID控制参数进行了优化。并且在最终的控制器中加入了积分分离等优化方法,以减小系统超调量,使系统能更加快速、稳定、准确的实现转向操作。最后在本文的最后一章中,对转向控制系统的比例控制功率放大器进行了设计研究,利用现状最流行的脉宽调制(PWM)功率放大方式对数字PID输出的微弱电信号进行功率放大,并且该比例控制功率放大器中的电流调节电路能够通过电流反馈进行闭环控制,使电液比例方向阀的电磁铁线圈中始终保持要求输入的电流值,实现控制的稳定准确。
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标签：全地形双节履带运输车论文; 电液比例论文; 脉宽调制论文; 积分分离论文;