本文關鍵詞：大型挖掘機自動勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)研制

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【摘要】：電動挖掘機在露天采礦、水利建設及基建施工等領域獲得廣泛的應用,是土石開挖的主要機械設備,也是工程機械十六大類產(chǎn)品之一。當前電動挖掘機的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)仍有部分采用模擬電路,該線路存在結構復雜、抗干擾性和靈活性差等缺點。本課題首先闡述了挖掘機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)國內(nèi)外研究概況,闡明當前國內(nèi)外的科研工作者在研究全數(shù)字化勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)時,采用了不同類型的微處理器和控制算法,微處理器主要有單片機、ARM和DSP。針對不同的工況,產(chǎn)品采用單CPU、多CPU和模數(shù)混合系統(tǒng)三種等,大大提高了勞動生產(chǎn)率�？刂扑惴ǚ矫�,主要有PID算法、自適應模糊PID算法等。最后發(fā)現(xiàn)全數(shù)字勵磁調(diào)節(jié)器已成為大型挖掘機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研究發(fā)展方向。本課題研制的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng),系統(tǒng)的總體方案由勵磁調(diào)節(jié)主電路、控制電路、電樞電壓給定環(huán)節(jié)及電樞電壓與電流反饋環(huán)節(jié)等部分組成。其中勵磁調(diào)節(jié)主電路由兩組單相半控整流橋組成,分別給直流發(fā)電機提供正反向勵磁電流;控制電路給主電路提供相應的控制信號以實現(xiàn)對勵磁電流的調(diào)節(jié),達到控制發(fā)電機輸出電壓以滿足相應運行工況的要求。本系統(tǒng)的硬件電路采用C8051F330高性能單片機作為微控制器,設計了單片機最小系統(tǒng)及微機的功能引腳的分配;同時設計了電源電路、信號采樣、脈沖觸發(fā)等外圍電路;軟件部分采用增量式智能PI控制算法,完成了主程序及各個子程序的流程圖設計、程序代碼的開發(fā)工作,并結合樣機對軟件部分進行了調(diào)試,調(diào)試結果顯示,能較好的滿足設計要求。本課題以WK(E)-4C電動挖掘機為試驗對象,通過調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流改變其輸出電壓,從而達到調(diào)節(jié)電動機的轉速的目的。由于現(xiàn)場廠內(nèi)實驗條件限制,直流發(fā)電機的額定電壓為450V,額定電流為200A,負載為一個額定電壓220V,電流100A的電動機。通過該實驗可以觀察觸發(fā)波形,調(diào)壓的精度,電壓的超調(diào)量,電壓調(diào)節(jié)速度,電動機換向速度,零位發(fā)電機輸出電壓等,實驗結果顯示能滿足設計的要求。
【關鍵詞】：挖掘機 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng) 單片機 增量式PID
【學位授予單位】：湖南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU621
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 課題研究背景和意義10
• 1.2 挖掘機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)國內(nèi)外研究概況10-12
• 1.2.1 勵磁調(diào)節(jié)裝置的發(fā)展歷程10-11
• 1.2.2 國外挖掘機勵磁控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11
• 1.2.3 國內(nèi)挖掘機勵磁控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本課題主要研究內(nèi)容12-14
• 第二章 挖掘機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方案設計14-22
• 2.1 挖掘機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的技術要求14
• 2.2 挖掘機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)基本原理14-15
• 2.3 挖掘機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方案設計15-17
• 2.3.1 主電路方案15-16
• 2.3.2 控制電路方案16-17
• 2.4 增量式智能PI控制算法17-19
• 2.4.1 PID控制原理及特點17-18
• 2.4.2 增量式智能PI數(shù)字控制算法原理18-19
• 2.5 本章小結19-22
• 第三章 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的硬件電路設計22-36
• 3.1 微控制器最小系統(tǒng)設計22-23
• 3.1.1 核心控制芯片C8051F330簡介22
• 3.1.2 微控制器最小系統(tǒng)設計22-23
• 3.2 控制系統(tǒng)外圍電路設計23-29
• 3.2.1 電源電路設計23-25
• 3.2.2 同步信號電路25-26
• 3.2.3 反饋信號電路26-28
• 3.2.4 操縱桿供電電路28
• 3.2.5 晶閘管觸發(fā)電路28-29
• 3.3 控制系統(tǒng)面板硬件電路設計29-34
• 3.3.1 系統(tǒng)復位電路29-30
• 3.3.2 控制板顯示及鍵盤電路30-34
• 3.4 本章小結34-36
• 第四章 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的軟件設計36-56
• 4.1 系統(tǒng)軟件結構及主流程圖36-40
• 4.1.1 系統(tǒng)軟件結構36
• 4.1.2 主程序及其流程圖36-40
• 4.2 程序初始化及作用40-42
• 4.3 采樣數(shù)值處理與數(shù)字觸發(fā)角調(diào)節(jié)42-49
• 4.3.1 AD采樣值濾波43-46
• 4.3.2 給定數(shù)字調(diào)節(jié)器46-47
• 4.3.3 增量式智能PI調(diào)節(jié)器47-49
• 4.4 數(shù)字觸發(fā)程序49-51
• 4.5 按鍵中斷程序51-55
• 4.6 本章小結55-56
• 第五章 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)試及產(chǎn)品分析56-60
• 5.1 產(chǎn)品調(diào)試56-58
• 5.2 產(chǎn)品分析58-60
• 第六章 總結與展望60-62
• 參考文獻62-64
• 致謝64-66
• 附錄A 硬件原理圖及PCB板圖66-70
• 附錄B 主程序部分的代碼70-80

【參考文獻】

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本文編號：999607