井下搜救機(jī)器人的控制精度是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜救援任務(wù)的關(guān)鍵。針對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主定位和副定位要求,設(shè)計(jì)出一種微行程液壓控制系統(tǒng),移除伺服閥元件,增加伺服電機(jī)和位移放大液壓缸,通過PD控制,其動(dòng)力臺(tái)可到達(dá)μm級(jí)運(yùn)動(dòng)精度�；贏MESim建立液壓仿真模型,研究不同油液彈性模量、油液黏度、蓄能器體積和蓄能器壓力條件下的動(dòng)力臺(tái)位移量隨時(shí)間變化規(guī)律,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果表明,微行程控制的精度和穩(wěn)定性非常高,通過增大油液彈性模量和油液黏度可有效地提升液壓系統(tǒng)響應(yīng)效率。 

【文章來源】：煤礦機(jī)械. 2020,41(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

液壓控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

液壓系統(tǒng)的控制終端為搜救機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)微行程精確調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。微行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括執(zhí)行控制器、反饋調(diào)節(jié)器等，蓄能器能夠有效地降低能耗。若調(diào)節(jié)動(dòng)力臺(tái)微行程動(dòng)作的執(zhí)行液壓缸有多個(gè)，需將各個(gè)缸體并聯(lián)連接，利于多自由度運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位包括主定位和副定位2種。主定位不需要執(zhí)行微行程控制，副定位時(shí)伺服電機(jī)開始工作，將微行程信號(hào)傳輸至放大液壓缸。當(dāng)?shù)V用搜救機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的動(dòng)力臺(tái)完成提升動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)將對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制。電機(jī)的正轉(zhuǎn)可直接為絲桿提供動(dòng)力，使得放大液壓缸活塞向右移動(dòng)，執(zhí)行液壓缸活塞向上運(yùn)動(dòng)，一定的壓力油將注入蓄能器，壓力增大。此時(shí)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行液壓缸運(yùn)動(dòng)的液壓回路主要是：油液由變量泵輸出，經(jīng)過單向閥流入換向閥，在行程閥的作用下進(jìn)入液壓缸油腔。當(dāng)動(dòng)力臺(tái)執(zhí)行下降指令時(shí)，伺服電機(jī)將反向轉(zhuǎn)動(dòng)，放大液壓缸活塞向左移動(dòng)，蓄能器內(nèi)壓力釋放，油液回流進(jìn)入執(zhí)行液壓缸的上腔。當(dāng)動(dòng)力臺(tái)完成定位操作后，液壓系統(tǒng)中的行程擋塊將迅速動(dòng)作，瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)至指定位置，使得行程閥動(dòng)作，油液通過調(diào)速閥升壓。單向閥關(guān)閉后，油液將通過順序閥和背壓閥返回油泵端。液壓系統(tǒng)所采用的變量泵為壓力控制式，其流量能夠?qū)崿F(xiàn)自調(diào)整，因而不會(huì)造成溢流損失，有利于功率系數(shù)的提升。此外，執(zhí)行液壓缸的快速動(dòng)作通過行程閥和順序閥實(shí)現(xiàn)，不但保證了行程精度，而且有利于電路的簡化。

為進(jìn)一步獲取礦用搜救機(jī)器人微行程液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，基于AMESim軟件構(gòu)建與圖2所示的微行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)相匹配的仿真模型，如圖3所示。為了確保仿真精度，模型在建立時(shí)考慮了液壓管路的回路效應(yīng)、油壓狀態(tài)等因素，能夠有效地體現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)特點(diǎn)。對(duì)于液壓系統(tǒng)而言，油液的物理屬性對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)效率有著重要的影響。此外，動(dòng)力臺(tái)在升降過程中，蓄能器的性能參數(shù)對(duì)位移響應(yīng)的影響效果也是重要的研究內(nèi)容。為此，針對(duì)該液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)，基于仿真模型分別在不同的油液彈性模量E、油液黏度η、蓄能器體積V和蓄能器壓力p等條件下計(jì)算執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移響應(yīng)s。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]單桿液壓執(zhí)行器雙側(cè)觸覺遙控操作的李雅普諾夫穩(wěn)定控制器研究[J]. 呂國策.  機(jī)床與液壓. 2019(19)
[2]微動(dòng)放大控制在液壓閥路中的應(yīng)用[J]. 賈超.  現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2019(10)
[3]PID控制器對(duì)直驅(qū)式液壓系統(tǒng)響應(yīng)特性的影響[J]. 華晟,張敏,徐坤.  自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用. 2019(05)
[4]旁通式壓力補(bǔ)償閥流量控制回路的阻尼特性研究[J]. 羅艷蕾,王琦,張明磊.  機(jī)床與液壓. 2018(07)
[5]基于非線性PID控制的高抗擾液壓伺服系統(tǒng)[J]. 魯照權(quán),文茹,程健.  制造業(yè)自動(dòng)化. 2017(03)
[6]蟻群算法在井下搜救機(jī)器人控制中的應(yīng)用[J]. 衣淑麗,趙建東,孫學(xué)進(jìn).  煤礦機(jī)械. 2015(09)
[7]煤礦搜救機(jī)器人多路舵機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 王麗君,張廣超,孔祥瑞,任浩.  煤礦機(jī)械. 2015(08)
[8]考慮不確定參數(shù)及外部擾動(dòng)數(shù)字液壓缸非線性魯棒位置跟蹤控制[J]. 徐世杰,樓京俊,彭利坤.  海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(02)
[9]一種新型自動(dòng)調(diào)節(jié)限壓式變量泵[J]. 徐長壽,李少坤,魯春艷.  液壓與氣動(dòng). 2012(02)



本文編號(hào)：3406998