轮式铰接转向装载机线控转向控制系统研究

论文摘要

论文结合吉林省科技厅基金项目“线控转向技术在装载机上的应用”(20040336),校企合作项目“线控转向技术研究及其在装载机上的应用”,将线控技术应用于轮式铰接转向装载机的转向系统。在对国内外线控转向控制技术研究的基础上,研制开发了轮式铰接转向装载机线控转向控制系统。转向系统是轮式装载机中最为重要的系统之一,它直接影响整机的安全性、作业效率、能源消耗和司机的劳动强度,针对传统转向系统存在转向灵敏度不可调节、没有路感、转向定位精度低等问题,设计了采用三位四通电液比例方向阀控制流量放大阀组成的转向角度控制子系统和具有力反馈特性、转向灵敏度可调的电子方向盘子系统。并围绕装载机线控转向控制技术进行了理论与试验研究。论文研究工作表明,本文所构建的线控转向控制系统应用在轮式铰接转向装载机上工作性能稳定,效果显著。该项技术的采用,有望进一步提高我国工程机械行业技术水平,对于提高我国装载机行业的技术含量,增强国际竞争力,降低操作人员的劳动强度具有一定的理论意义和实用价值。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 装载机概述
• 1.1.1 国内外装载机发展现状
• 1.1.2 国内外轮式装载机液压转向控制系统简介
• 1.2 课题背景及选题意义
• 1.3 线控转向系统的控制技术概述
• 1.3.1 线控转向技术的发展
• 1.3.2 线控转向系统的优点
• 1.3.3 装载机采用线控转向系统的主要优点
• 1.3.4 装载机线控转向系统的关键技术
• 1.4 装载机线控转向控制技术发展概况
• 1.4.1 路感控制子系统
• 1.4.2 转向角度控制子系统
• 1.5 本论文的主要研究工作
• 第二章 装载机线控转向控制系统设计
• 2.1 控制系统整体方案设计
• 2.2 方向盘子系统
• 2.3 电液比例伺服位置控制子系统
• 2.3.1 原装载机转向系统组成
• 2.3.2 电液比例方向阀控制流量放大阀系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 线控转向控制系统路感控制
• 3.1 路感的来源与路感强度的定义
• 3.1.1 路感的来源
• 3.1.2 路感的定义与线控转向路感的可调性
• 3.2 路感控制子系统数学模型
• 3.3 路感控制子系统控制策略
• 3.3.1 系统控制方案
• 3.3.2 PID控制技术
• 3.3.3 基于BP神经网络整定的自适应PID控制
• 3.4 仿真试验及结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 线控转向控制系统电液位置伺服控制
• 4.1 电液比例位置伺服控制子系统组成
• 4.2 电液比例位置伺服控制子系统数学模型
• 4.2.1 流量放大阀控制液压缸
• 4.2.2 电液比例方向阀控制流量放大阀
• 4.3 电液比例伺服控制子系统控制策略
• 4.3.1 专家智能协调控制方案
• 4.3.2 专家智能协调控制器设计
• 4.3.3 Bang-Bang控制器设计
• 4.3.4 神经网络自适应PID控制
• 4.4 仿真试验及结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 控制系统硬件设计
• 5.1 控制系统硬件的整体设计
• 5.2 硬件冗余控制方案设计
• 5.3 中央处理器（CPU）的选型
• 5.4 电控单元的硬件电路设计
• 5.4.1 电源电路设计
• 5.4.2 输入信号调理电路设计
• 5.5 功率驱动电路设计
• 5.5.1 力反馈直流电机驱动电路
• 5.5.2 电液比例方向阀驱动电路
• 5.5.3 工作模式电机控制电路
• 5.6 本章小结
• 第六章 控制系统软件设计
• 6.1 设计原则
• 6.2 控制系统软件的总体设计
• 6.2.1 任务的模块化设计
• 6.2.2 主程序设计
• 6.3 主要模块及子程序的具体设计
• 6.3.1 系统初始化子程序
• 6.3.2 方向盘位置校正模块设计
• 6.3.3 方向盘转角冗余信号处理及故障诊断模块设计
• 6.3.4 装载机转角冗余信号处理及故障诊断模块设计
• 6.3.5 A/D转换模块设计
• 6.3.6 脉冲信号处理模块设计
• 6.4 系统抗干扰设计
• 6.5 本章小结
• 第七章 线控转向控制系统试验研究
• 7.1 线控转向系统台架实验
• 7.1.1 路感控制子系统阶跃输入响应台架实验
• 7.1.2 路感控制子系统正弦输入跟随性能台架实验
• 7.1.3 电液伺服子系统阶跃输入响应台架实验
• 7.1.4 电液伺服子系统正弦输入跟随性能台架实验
• 7.2 线控转向系统样车试验
• 7.3 本章小结
• 第八章 全文总结与展望
• 8.1 主要工作成果
• 8.2 主要创新点
• 8.3 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它成果
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT