基于电子技术的装载机铲斗设计

当前工程机械的先进技术大部分集中在操纵和控制上,要解决控制问题必须引入具有良好控制性能和信息处理能力的电子技术。本文主要研究基于电子技术的装载机铲斗设计,使装载机的操作更为简单。电控装载机铲斗采用电液比例控制系统来控制装载机的转斗油缸,通过动臂转角和铲斗相对动臂转角的反馈来自动控制铲斗的角度,实现自动平移。选用复合形法编写优化程序,结合装载机工作装置的数学模型对工作装置进行优化设计,而且基于电控的优化能获得更大的传力比。     

新型高速数字开关阀为导阀的多路换向阀

为了改善工程机械工作装置的操纵性,对传统的电液比例多路换向阀进行了数字化改造.采用高速数字开关阀取代传统电磁比例减压阀作为压力先导控制部分,研究分析了对高速数字开关阀直接进行控制的脉宽调制(PWM)控制方式,验证了该改造原理的可行性,提高了工程机械工作装置液压系统的可靠性,增加了系统的抗干扰能力.     

ZL50装载机自动变速操纵系统控制策略的研究

提出了ZL50装载机自动变速电控操纵系统的整体方案.通过分析装载机的工作过程,设计了装载机自动变速的控制策略,针对装载机工况复杂的特点,采用人机配合的多模式控制方式,并且提出了强制降一挡功能和前倒挡直接转换功能的设计思想;按照作业装置是否工作设计了不同的换挡规律.通过台架试验,证明控制系统的控制逻辑正确,使用电控系统可以简化操纵,降低驾驶员的劳动强度.     

电机与离合器复合控制的电动装载机换挡策略

为了发挥纯电驱动方式的优势,针对电动装载机的传动系统,取消传统机型上效率较低的液力变矩器及倒挡方向离合器.通过分析纯电驱动系统换挡规律,采用电液换挡控制系统控制湿式离合器工作,并基于压力和转速等反馈结合驱动电机主动工作在转速及转矩模式,实现离合器充、泄油过程中转矩及转速的匹配.针对某50型纯电驱动装载机,提出一种基于驱动电机与离合器压力复合控制的纯电驱动装载机换挡控制策略.整车试验结果表明：所提出的控制策略能发挥纯电驱动的优势,换挡时间缩短约50%,滑摩做功大幅减小,换挡冲击度最大值为14.08 m/s³,在我国车辆推荐限定值17.64 m/s³以内.     

智能井控系统的控制研究

智能井控系统是应用计算机对井口回压进行监测和实时控制的机、电、液一体化系统,系统采用计算机电液比例闭环控制。通过研究建立电液比例控制系统的数学模型,并采用PID控制和专家控制相结合的方法,结合石油天然气井控的相关知识实现对井控节流系统的计算机自动控制。该系统在塔里木现场试验获得圆满成功,系统工作稳定、压力超调量小、控制准确,具有广阔的应用前景。     

挖掘机器人工作轨迹跟踪智能控制

针对挖掘机器人工作装置及其液压驱动系统模型非线性强的特点，研制出一个基于知识的、多模式综合的轨迹跟踪控制系统。该系统具有“砰－砰控制”、维持控制、非线性死区补偿控制和模糊PID参数自适应控制等模式。根据工作轨迹跟踪误差和误差变化率的反馈，系统会基于知识，智能地选用或换用合适的控制模式，实现平稳和高精度的轨迹跟踪控制。为了提高液压执行器的性能，采用负荷传感负流量控制策略提高先导电液比例阀的操作性能，并结合液压泵的交叉功率传感控制减少液压能耗。     

电液比例集成液压缸的机理和控制策略

讨论电液比例集成液压缸的结构；采用机理建模方法给出系统的数学模型，发现对称阀控制不对称缸存在流量不连续现象，并提出采用数字流量补偿方法予以解决．此外，还提出Ｆｕｚｚｙ逻辑和控制知识相结合的自学习闭环控制策略，证明了参数年优的存在性．仿真和实验结构表明，电液比例集成液压缸的控制性能良好．     

装载机工作装置强度研究

装载机工作装置强度直接关系到整机的使用性能和寿命.对工作装置进行精确的强度分析是改进设计和研制新结构的重要环节.为了提高强度设计的可靠性,缩短新结构研制时间,我们试用电算来确定工作装置强度设计中典型工况、采用模型模拟静载电测和平面有限元法来测定和计算工作装置的应力和应变.在论述、计算、试验、分析、比较后,尤其经过样机实测,证明上述各种方法是装载机工作装置强度设计中精确、简便、实用的方法.     

海上平台吊机电液先导比例控制系统设计

从电液比例阀工作原理和结构形式、工作特点入手,介绍了吊机液压控制技术,对电液先导比例控制系统的设计、比例阀液压系统原理和功能进行了分析和阐述。电液比例阀对简化机械操作、提高效率和作业精度以及实现智能化作业都有着极其重要的意义,其性能的进一步提高和应用范围日益拓宽必将使吊机产品技术水平飞速提高。     

挖掘机工作装置电液伺服智能控制

针对挖掘机工作装置电液伺服系统中存在多变量、强耦合及非线性的特点，提出了CMAC神经网络与常规控制相结合的控制方法，很好地解决了挖掘机电液伺服系统位置控制问题。仿真结果表明，该控制方法具有较高的控制精度和鲁棒性。     

电饭煲温度控制系统的研究

通过介绍电饭煲温度控制系统特征,建立其数学模型,分析受控对象特点,指出了传统电饭煲在温度控制方面的不足;从营养学角度设计了电饭煲的期望升温曲线,并对电饭煲温度控制系统的硬件电路进行了设计;在控制方法里引入了模型偏差补偿的思想,阐述了模型偏差补偿的算法原理和特点,并以电饭煲为被控对象进行了Matlab仿真.仿真结果表明系统误差完全在可以接受的范围内,证明模型偏差补偿的方法在电饭煲温控系统中具有精度高、可靠性强等优点.     

双模糊免疫比例积分微分下的水力发电机组调速器研究

针对一般水力发电机组调速器不能根据系统的动态过程自动调整比例、微分、积分增益的缺点,以水轮机调速器为控制对象,提出了一种基于双模糊免疫比例积分微分(PID)控制算法.该方法在常规免疫PID算法的调节比例增益的基础上,将微分增益调节系统中的采样时刻偏差的微分作为抗原数量,建立了调节微分增益的模糊免疫系统.采用2个模糊免疫系统分别调节比例、微分增益,并通过模糊推理求解积分参数的变化量.仿真实验表明,所提算法在系统设计工况、系统参数摄动及外部干扰的情况下,能将水力发电机组的超调量降低28%,调节时间缩短5%.     

电磁环境对电液比例变量泵性能的影响

 工程机械处于电磁环境中时,机电液控制系统中的电磁敏感元件容易受到电磁场的干扰,使机电液控制系统的输入输出发生变化,导致工程机械无法正常工作。根据某工程机械液压系统控制原理,针对电液比例变量泵的负荷传感控制和电比例调解的运行方式,分析液压系统的特点及影响系统性能的因素。比例电磁铁的非线性磁特性壳体材料在磁场环境下,材料内的磁场强度会发生变化。根据比例电磁铁的结构,左右输出端空气隙磁通量发生变化使输出力特性发生变化。通过对比例电磁铁磁路分析,确立了电磁环境下比例电磁铁的力学模型。比例电磁铁输出力的变化对负荷传感控制元件的作用将改变系统的输出性能。利用天线发射电磁波产生电磁场环境,通过测试某工程机械液压系统在电磁环境下的输出特性,来分析电磁场对比例电磁铁的影响变化。试验结果显示,在电磁场作用下比例电磁铁推力的变化与输入的电流不成比例,出现了偏差;机电液控制系统的控制性能变得不稳定,表明应提高机电液控制系统中电磁敏感元件的抗电磁干扰能力。     

一种新型径向柱塞泵的比例排量模糊PID控制

结合一种新型径向柱塞泵的液控伺服变量机构，设计了直动式比例减压阀。并针对所建立系统的传递函数数学模型，设计了FUZZY—PID控制器，完成了柱塞泵的比例排量模糊PID控制。     

起重机电控系统中的速度给定

结合实际工程分析了起重机电控系统中普遍采用的速度给定方法及其实现手段.指出在电控系统中给出一个与速度图成正比的准确、可靠的给定电压,对起重机自动化运行和安全运行是十分必要的.     

基于模糊PID控制的PWM型电磁比例阀的研究

针对传统PID控制的PWM型电磁比例阀不能满足在控制系统性能要求较高场合的问题,设计了一种基于模糊PID控制的PWM型电磁比例阀的控制系统,并对该电磁比例阀进行了PID控制和模糊PID控制的MATLAB仿真。分析对比,结果表明:模糊PID控制具有响应速度快、稳定性高、超调量小等特点,较好的满足了控制要求。     

基于超扭曲非奇异滑模的多电机协调控制

针对多电机控制系统存在响应性和同步性差的问题,以四轮独立驱动公铁两用车转向系统为被控对象,提出一种多永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)协同控制策略。该控制策略采用偏差耦合的电同步控制方式,对多电机转角误差进行补偿,并提出一种新型非奇异快速终端滑模函数,同时结合超扭曲算法,设计超扭曲非奇异滑模控制器,实现多台永磁同步电机协同控制。基于MATLAB/Simulink平台搭建系统的仿真模型,并基于自主研发的纯电动公铁两用车进行实车试验。试验结果表明,该超扭曲非奇异快速终端滑模控制器可有效减小转向系统控制过程中所产生的跟踪误差、同步误差及系统抖振,缩短系统的响应时间,提高系统的控制精度,达到较为理想的控制效果。     

高动态响应边界控制与滑模控制性能比较

引用边界控制大信号稳定性及提高系统动态响应理论,以dc-dc buck电路为例,设计了二次边界控制及滑模控制的开关切换面。通过MATLAB/SIMetrix仿真比较波形,验证了理论分析的正确性。边界控制理论适用于所有的非线性开关变换器电路,是一种简单有效的稳定性判定和提高动态响应的控制方法。     

四轮轮式驱动电动汽车电气系统设计与实现

四轮轮式驱动电动汽车在行驶过程中需对4个轮毂电机进行协调控制,其动力回路电流大、电压高,电机输出功率受行驶工况影响大,因此其安全可靠的电气系统设计至关重要．首先通过电动汽车动力学分析和驱动电机分析,建立了车辆行驶动力学方程,得到车速、电机功率、电机转速、电机扭矩与主电路的负载电流及电压之间的匹配关系;然后计算系统动力回路中继电器、熔断丝和接触器等关键元器件的电气参数,设计了四轮轮式驱动电动汽车的电气系统．研制出的四轮轮式驱动电动汽车经过了城市工况测试,其结果表明,该电气系统能很好地满足四轮轮式驱动电动汽车的电气需求,有效保障电动汽车的运行．     

基于快速终端滑模状态观测器 的车轮滑移率跟踪控制

针对自动驾驶电动汽车对车轮滑移率跟踪控制的需求,提出一种基于快速终端滑模状态观测器的全状态反馈车轮滑移率跟踪控制器.首先,以车轮制动力矩导数为控制输入,建立车轮滑移率跟踪控制模型,避免车轮滑移率跟踪控制器设计过程中引入不连续项对系统稳定性和控制性能的影响.随后,利用有限时间稳定和快速终端滑模控制理论设计具有有限时间收敛特性的快速终端滑模状态观测器,实时观测未知的系统状态信息.以此为基础,采用模块化思想独立设计快速终端滑模跟踪控制律,实现车轮滑移率的连续、快速的跟踪控制.最后,结合车辆动力学仿真软件建立模型在环测试系统,仿真验证本文提出的车轮滑移率跟踪控制器的可行性和有效性.