推土机作业控制关键技术研究

论文摘要

推土机作业控制技术是推土机智能化研究中的一项重要内容,它能极大地提高产品性能。本课题以推土机的作业效率最大化为目标,设计了一套推土机作业控制系统。本文主要由以下四个部分组成:1.推土机作业控制系统结构设计。在保持传统推土机基本结构不变的基础上,通过增加液压元件和电子控制元件,组成推土机作业控制系统。本文对液压系统进行了设计和元件选型,并对DSP控制器进行了简要介绍。2.控制策略研究。实现推土作业效率最大化的途径有两条:充分发挥发动机功率和发动机与驱动装置的功率匹配。经过分析,以上两点都可以通过发动机转速和滑转率控制来实现,由此确定了带死区补偿和速度反馈的极限PID控制策略。最后归纳出系统控制流程,并结合发动机管理,实现简单的节能控制。3.系统建模和仿真分析。对液压系统、土壤阻力和发动机分别建立数学模型,并设计了三种不同的路面情况,分别进行仿真分析,考察控制系统在各种恶劣场地的工作情况。4.实验台设计和实验验证。在有限的条件下,设计并搭建了由PC机、DSP控制器和液压系统组成的半虚拟半实物实验台。PC机上运行推土机整机的数学模型和主控制器,主控制器对系统进行整体检测和控制。DSP控制器是系统的信号传递中枢,负责主控制器与液压系统的信号传递。液压系统由驱动系统和模拟加载系统组成,由模拟加载系统队对驱动系统进行模拟加载。通过系统调试,取得较好的实验结果,实现对仿真结果的验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外推土机研究现状
• 1.1.1 国内推土机研究现状
• 1.1.2 国外推土机研究现状
• 1.2 推土机作业控制技术研究意义
• 1.3 推土机作业控制技术研究现状
• 1.3.1 国内外的研究现状
• 1.3.2 现有研究的不足
• 1.4 课题的目标和内容
• 第二章 系统结构设计
• 2.1 控制系统结构
• 2.2 液压系统设计
• 2.2.1 方案设计及基本参数
• 2.2.3 液压缸设计
• 2.2.4 液压泵选择
• 2.2.5 多路阀选择
• 2.2.6 先导系统设计
• 2.3 控制器硬件设计
• 2.3.1 传感器
• 2.3.2 DSP系统
• 2.3.3 数据采集电路
• 2.3.4 控制输出电路
• 第三章 系统控制策略
• 3.1 控制目标及控制原理
• 3.1.1 控制目标
• 3.1.2 控制原理
• 3.2 控制对象选择
• 3.3 滑转率和发动机转速复合控制策略
• 3.3.1 PID控制
• 3.3.2 死区补偿控制
• 3.3.3 速度反馈控制
• 3.3.4 极限控制
• 3.3.5 总控制策略及控制流程
• 第四章 仿真研究
• 4.1 系统建模
• 4.1.1 液压系统建模
• 4.1.2 土壤建模
• 4.1.3 发动机建模
• 4.2 整机仿真
• 4.2.1 整机仿真原理
• 4.2.2 仿真及结果分析
• 第五章 实验验证
• 5.1 半虚拟半实物实验台
• 5.1.1 实验台组成
• 5.1.2 PC机
• 5.1.3 液压系统
• 5.1.4 DSP控制器
• 5.2 实验验证
• 5.2.1 实验设计
• 5.2.2 实验结果
• 第六章 总结展望
• 6.1 研究总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢