智能挖掘机直线挖掘作业的运动规划与控制研究

针对挖掘机在开挖沟槽与坡面平整作业时通常需要用到直线挖掘,并且具有高精度作业需求, 提出一种多关节协同的运动规划与控制策略. 建立挖掘机工作装置的运动学模型,根据铲斗齿尖直线运动轨迹进行逆运动学求解得到各关节的运动轨迹,并根据斗杆和铲斗的预测角度值,随动规划动臂目标角度. 利用递推最小二乘法对挖掘机各关节动力学模型参数在线辨识,实时预测延迟时间内关节角度的变化来补偿系统延迟特性所导致的跟踪控制误差.对现有挖掘机进行智能化改造,搭建AMESim的工作装置模型,基于实验数据修正液压系统模型参数及挖掘机模型,并在Simulink中建立控制模型与AMESim的挖掘机模型进行联合仿真测试,验证控制算法的可靠性. 仿真结果表明,与传统PID控制策略相比,基于关节协同控制的策略在直线挖掘铲斗轨迹控制中具有更好的性能.     

基于单神经元PID的挖掘机铲斗位姿自适应控制

为实现挖掘机作业过程自动控制,需要对铲斗位姿准确定位。建立了挖掘机工作装置运动学模型及电液控制系统模型,针对挖掘机电液控制系统的时变性与外界干扰的不确定性特点,设计了一个单神经元自适应PID控制器,并采用二次型性能指标对控制器参数进行在线优化。仿真试验表明,该控制器响应快速、平稳,对参数时变与不确定扰动具有一定鲁棒性,能有效地对挖掘机铲斗位姿进行精确控制。     

正铲液压挖掘机挖掘性能图谱叠加分析法

大型正铲液压式挖掘机的主要工作装置是由动臂、斗杆、回转机构、铲斗等几个部分组成的串联开链机构,这种构造的主要优点是:运动灵活、构造简单、操作方便等,在实际工作中得到越来越广泛的应用。本文是以提高挖掘机的性能为出发点,对正铲液压型挖掘机的工作装置机构进行分析研究,以正铲液压挖掘机的各铰点、豆齿尖以及重心为坐标,建立推广了正铲液压挖掘机性能方面分析的力学模型。在此基础上,第一次提出正铲液压挖掘机的性能的图谱叠加的分析方法。这种方法是把各种工况下的11张图叠加在同一张图谱上再进行研究分析,这样比原来能更加全面并且直观的反应出正铲液压挖掘机的挖掘性能。从而实现对正铲液压挖掘机的工作装置的整体优化。     

液压挖掘机工作装置建模分析与仿真

针对液压挖掘机运动学和动力学建模复杂过程,以某型6 t挖掘机工作装置为研究对象,利用SimMechanics对机械结构进行快速建模,从而代替运动学模型获得挖掘机机构模型.采用Pro/E软件对液压挖掘机工作装置建立三维模型,将其导入ADAMS环境中,并对比验证作业结果.在ADAMS软件中,对挖掘机工作装置进行动力学仿真,得到液压挖掘机的工作特性曲线.仿真结果表明:理论上添加的载荷能够体现在各个驱动关节处受力变化中,相比其他阶段,在挖掘阶段关节受力矩变化影响较为复杂.     

液压挖掘机的动应力测试与瞬态分析

采用动态测试和瞬态分析方法研究液压挖掘机工作装置在常态挖掘过程中的动应力特性,首先针对某反铲液压挖掘机的常态挖掘过程,搭建动应变、油压和角位移的同步采集测试平台;然后基于达朗贝尔动静法原理,分别建立动臂、斗杆和铲斗的动平衡方程,并代入测试数据计算出构件各铰点的动载荷谱,将其转换到随体坐标系中再进行瞬态分析.动态测试和瞬态分析对比结果表明,仿真应力与测试应力的变化规律一致,瞬态分析能够得到挖掘机工作装置整体的动应力特性,可以作为判断工作装置动应力分布规律和危险截面的依据.     

基于作业路径的液压挖掘机挖掘性能

为了解决中国液压挖掘机挖掘过程中挖掘力不足的问题,提出一种基于作业路径的液压挖掘机挖掘性能分析新方法。充分考虑挖掘机连续挖掘的习惯特点,定义挖掘作业路径由铲斗挖掘轨迹和斗杆挖掘轨迹复合组成,依据动臂工作位置将可行挖掘域分成一系列作业路径,基于挖掘作业路径上离散点的整机挖掘力参数来评估挖掘机的挖掘性能。基于新分析方法对1台中国产液压挖掘机和同吨位日本产液压挖掘机进行挖掘性能分析对比。研究结果表明:中国产挖掘机和进口挖掘机作业路径上最大挖掘力相差达20kN,斗杆挖掘充分发挥比例相差达12%,充分解释了中国自主生产的液压挖掘机挖掘性能不足的原因;该新方法对挖掘机的设计具有理论意义,同时推动了中国挖掘机研究工作的进一步发展。     

视景仿真中液压挖掘机与地形的动态交互

液压挖掘机视景仿真系统通过采用ROAM算法动态管理和实时绘制地形网格,并利用Bezier曲面方法设定控制点的运动路径以逼近铲斗内土壤表面形状的方法,实现了液压挖掘机与三维地形的动态交互,逼真地实现了挖土和卸土效果的模拟。开发的视景仿真系统为驾驶培训人员提供了逼真的、具有高度沉浸感的虚拟内部操作场景,真实感强,具有极佳的交互性。     

基于状态规则的液压挖掘机虚拟驾驶员建模与仿真研究

为了生成挖掘机系统虚拟仿真平台驱动信号,开发一种基于状态规则的虚拟驾驶员模型.以中型液压挖掘机为平台对其作业过程进行测试分析,构建基于典型作业工况的挖掘机通用操作规则,结合操作经验及执行机构状态特征进行单作业循环任务点设置.建立工作装置线性时不变系统模型和回转机构线性参变模型,建立模型预测控制算法,进一步构建基于任务协...     

液压挖掘机工作装置模型及控制的试验研究

对某型液压挖掘机的工作装置进行3自由度的动力学分析，利用拉格朗日方法建立其动力学方程；并在该动力学方程的基础上给出挖掘机铲斗轨迹控制方法；介绍控制系统的软件、硬件、反馈检测装置、轨迹控制器以及为了对挖掘机进行计算机控制所进行的相关改造；给出PID控制的框图、铲斗轨迹跟踪控制表达式；对其铲斗轨迹跟踪控制进行三自由度的测试试验；由于试验挖掘机所采用的控制阀为电液比例阀，有较大的死区，为了保证控制精度，给出了死区补偿的试验方法以及PID参数设置方法和数值。研究结果表明：在所给定的PID参数下，铲斗跟踪的设定水平直线长度为2．500m，对铲斗水平跟踪速度为136mm／s，其精度可以控制在110mm之内，非直线度最大为4．2％。     

液压挖掘机动力学研究

通过对液压挖掘机在工作过程中工作装置所受到的力和运动之间关系的研究，对液压系统液体流动和工作装置运动分别对挖掘力的影响作出了定量分析，并建立了相应的数学模型。关键在于根据能量守恒定律，解决了不能直接用动静法研究因惯性力所引起的冲击载荷问题，并推导出两种计算动载荷（或瞬息力）的公式，使液压挖掘机在工作过程中可能出现的最大瞬息力的取值有了理论依据     

平面微裂纹扩展过程的计算机模拟

运用二维Voronoi网络划分技术模拟了金属材料的多晶体结构,在此基础上,对二维微裂纹在多晶体结构中的扩展过程进行了计算机可视化模拟,并开发出相应的计算机模拟软件.模拟结果再现了微裂纹在各个扩展阶段的形状变化特征及扩展路径,为预测在一定载荷条件下、特定材料中微裂纹的扩展行为提供了一个有效的可视化的手段,同时还为三维微裂纹扩展过程及其行为的模拟奠定了基础.     

柴油机喷油泵可变预行程的模拟计算研究

由喷油泵、高压油管和喷油器组成的喷油系统是柴油机的“心脏”部件 ,燃油喷射的工作质量与气缸内混合气的形成及其燃烧过程有着极为密切的联系 ,它直接影响着柴油机的技术经济指标 传统的喷油系统存在着高低速性能不能兼顾的矛盾 ,采用可变预行程机构可解决这一问题 通过运用新开发的喷油过程模拟计算软件对德国Elsbett公司生产的采用可变预行程机构的 3 82Tc柴油机进行了分析研究 计算结果表明 ,可变预行程能较好地解决柴油机高低速性能匹配的问题 ,优化柴油机的综合性能     

商性能水泥混凝土路面接缝集料嵌锁作用试验研究

本文通过试验研究，模拟水泥混凝土路面接缝集料嵌锁形式，采用单调加载方式，探讨高性能水泥混凝土路面接缝集料嵌锁刚度。     

水下模拟靶道环境压力监控

阐述建立水下枪械模拟实验靶道的用途、结构原理及加压模拟水深的工作机理 ,介绍了压力监测控制系统。通过实弹射击证明 ,在同一装填条件下 ,水深时测得的水下枪械膛压值较水浅时的大 ,与内弹道分析模型计算机仿真结果相符。这表明该模拟实验靶道压力监测控制系统是可行的     

涡街流量计输出信号谱分析方法比较

涡街流量计是种新型流量测量装置，采用软件方法计算其输出信号的频率更是项新技术．本文采用计算机仿真技术，用高级语言实现不同的谱分析算法，对模拟信号进行计算，通过两类谱分析结果的比较，克服实验中的局限和困难，缩短实际装置的研制周期，并为其提供最佳方案．     

从模拟到实战——知识产权专业事务所式实践教学法研究

传统实践教学方法由于过于简单化、形式化而无法满足知识产权本科教育的需求,知识产权专业事务所教学法仿效专利商标事务所的模式建立实践教学事务所,学生以主体身份参与其中,通过熟悉、模拟、实战三个步骤的训练获得从业技能。该教学法使实践教学模式完成了由“主听”、“被动”、“模拟”、“班级教学”的传统模式到“主讲”、“主动”、“实战”、“个别教学”新型教学模式的转变,革除了传统实践教学与实际需要脱节的弊病。     

Allocation of power generating and shipping of Hanjiang upstream cascade

1Generalsituationofthecascades1.1Cascadeshydropowerplants HanjiangRiverisoneofthelongesttributariesof YangtseRiver,originatingfromNingqiangcountyof ShaanxiprovinceandflowingthroughShaanxi provinceandHubeiprovince.HanjiangRiveris1567kmlongintotal,and709kmofitinShaanXi provincerunsthroughHanzhongandAnkangregions fromtheeasttothewest.TheupperreachesofHanjiangfromYangxian countytoBaihecountyinShaanxiprovinceis443km long,anditstotalheadfallsisabout280mhigh.Withabundantwaterpowerresources,its…     

固井注水泥仿真模拟系统的开发与应用①

准确反映和描述注水泥过程中井下各种参数的动态变化,对合理控制施工措施,保证注水泥顶替质量是非常重要的。本文主要根据这几年开发的注水泥仿真系统和在几个油田应用的情况,介绍了开发注水泥仿真模拟系统所用的模型特点与基本原理、系统的主要功能,并介绍了该系统在现场的应用情况和系统的适用性。     

井下水闸墙混凝土的防渗控裂技术

水闸墙体为高温高湿环境下的大体积混凝土工程，防渗、防漏要求高。为避免混凝土开裂。提高墙体抗渗能力，通过实验室模拟温升过程、掺加粉煤灰降低水泥用量和施工中温度监控等一系列措施，确保了混凝土墙体的质量。通过56d的闲水加压试验，墙体未出现渗水现象。     

三模变结构炮瞄随动系统的研究

讨论了采用晶体管ＰＷＭ放大器的炮瞄随动系统的设计方法，根据系统处于失调状态时的最优速度运行曲线和相轨迹，结合典型系统的设计方法提出一种新的调节器形式及参数计算方法，并依不同运行情况采用不同的控制模式，从而保证系统有良好的快速性及高抗干扰能力，配炮运行结果表明：所设计的系统对任意误差协调无振荡、无超调，对斜坡、正弦等任意输入都具有良好的跟踪性能。