本文關(guān)鍵詞：全液壓裝載機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全液壓裝載機(jī)是裝載機(jī)的一種，其工作系統(tǒng)與行駛系統(tǒng)均采用液壓驅(qū)動(dòng)。隨著裝載機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和需求范圍的擴(kuò)大，全液壓驅(qū)動(dòng)方式的裝載機(jī)將會(huì)成為一種發(fā)展趨勢(shì)。但國(guó)內(nèi)全液壓裝載機(jī)在液壓元件、控制器和控制算法等方面，與國(guó)外還有一段差距。采用先進(jìn)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和科學(xué)的控制方法成為提高裝載機(jī)性能的有效途徑。由于液力傳動(dòng)存在加速性能差、調(diào)速精度低、傳動(dòng)效率低和布局受限等缺點(diǎn)，因此越來越多的中小型裝載機(jī)采用靜液壓傳動(dòng)。對(duì)于裝載機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的開環(huán)控制和液壓泵液壓馬達(dá)單變量或兩變量控制已經(jīng)不能滿足全液壓裝載機(jī)的發(fā)展要求。本文開展了基于柴油機(jī)、液壓泵、液壓馬達(dá)協(xié)調(diào)控制的三變量控制策略研究。 本課題以中小型全液壓裝載機(jī)為研究對(duì)象，，設(shè)計(jì)了全液壓裝載機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)液壓泵、液壓馬達(dá)和柴油機(jī)等設(shè)備進(jìn)行選型計(jì)算；然后搭建了全液壓裝載機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。以試驗(yàn)臺(tái)的各部件為對(duì)象，在AMESim和MATLAB/Simulink中建立了單體泵柴油機(jī)模型和液壓泵——液壓馬達(dá)容積調(diào)速模型等；根據(jù)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)所建得模型進(jìn)行了標(biāo)定。根據(jù)全液壓裝載機(jī)液壓系統(tǒng)原理和裝載機(jī)的工作特點(diǎn)，提出了三變量控制方法；在所建模型的基礎(chǔ)上對(duì)三變量控制方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，分析了柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油耗、液壓泵排量、液壓馬達(dá)排量、液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速和液壓系統(tǒng)壓力等參數(shù)曲線。依據(jù)裝載機(jī)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了整體的控制策略，包括啟動(dòng)工況、經(jīng)濟(jì)工況、額定鏟掘工況和最大扭矩工況；對(duì)每一個(gè)工況程序流程進(jìn)行了闡述。設(shè)計(jì)開發(fā)了全液壓裝載機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的操作控制系統(tǒng)，包括程序編程、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)顯示、硬件電路設(shè)計(jì)和電氣線路設(shè)計(jì)等；本操作控制系統(tǒng)可以進(jìn)行手動(dòng)控制和自動(dòng)控制切換。用LabVIEW軟件編寫了上位機(jī)界面，可以對(duì)參數(shù)進(jìn)行在線修改，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，支持截圖功能。在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了定馬達(dá)排量實(shí)驗(yàn)、定泵排量實(shí)驗(yàn)和三變量控制實(shí)驗(yàn)，分析了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線；對(duì)三變量控制和傳統(tǒng)控制的油耗經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)和分析。 結(jié)果表明，試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行良好，可以模擬單泵單馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還可以模擬雙泵雙馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在AMESim和MATLAB/Simulink中聯(lián)合建立的全液壓裝載機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型基本正確，可以對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。本課題所設(shè)計(jì)的三變量控制策略優(yōu)于傳統(tǒng)的控制策略。在馬達(dá)轉(zhuǎn)和負(fù)載一致的情況下，設(shè)定不同的系統(tǒng)壓力值，三變量控制的油耗經(jīng)濟(jì)性不同；只要設(shè)定壓力值合理，裝載機(jī)的經(jīng)濟(jì)性會(huì)明顯提高。三變量控制的壓力可控，且穩(wěn)定性很好，這對(duì)液壓元件的使用壽命和效率都有益處。三變量控制可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)更好地去適應(yīng)負(fù)載，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率。
【關(guān)鍵詞】：靜液壓傳動(dòng) 裝載機(jī) 三變量控制 聯(lián)合仿真
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH243
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 概述12
• 1.2 裝載機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 裝載機(jī)國(guó)外發(fā)展情況12-13
• 1.2.2 裝載機(jī)國(guó)內(nèi)發(fā)展情況13
• 1.3 全液壓裝載機(jī)發(fā)展概況13-15
• 1.3.1 全液壓傳動(dòng)的優(yōu)勢(shì)14-15
• 1.3.2 全液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制現(xiàn)狀和問題15
• 1.4 研究的目的及意義15-16
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容16
• 1.6 課題來源16-17
• 1.7 本章小結(jié)17-18
• 第2章 試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型18-26
• 2.1 試驗(yàn)臺(tái)原理圖18-19
• 2.2 液壓馬達(dá)選型與介紹19-22
• 2.3 柴油機(jī)的選型及介紹22-23
• 2.4 液壓泵選型及介紹23-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 數(shù)學(xué)建模及模型標(biāo)定26-45
• 3.1 仿真軟件介紹及聯(lián)合仿真簡(jiǎn)述26-27
• 3.2 柴油機(jī)建模27-36
• 3.3 電控單體泵系統(tǒng)模型36-38
• 3.4 變量泵—變量馬達(dá)容積調(diào)速系統(tǒng)模型38-40
• 3.5 增量 PID 模型40-41
• 3.6 全液壓裝載機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體模型41
• 3.7 液壓系統(tǒng)模型標(biāo)定41-44
• 3.8 本章小結(jié)44-45
• 第4章 仿真分析及控制策略研究45-62
• 4.1 三變量控制策略45-49
• 4.2 仿真及結(jié)果分析49-53
• 4.3 全液壓裝載機(jī)控制策略53-61
• 4.3.1 柴油機(jī)的特性曲線54-55
• 4.3.2 全液壓裝載機(jī)的工作曲線分析55-56
• 4.3.3 啟動(dòng)工況56-57
• 4.3.4 經(jīng)濟(jì)工況57-58
• 4.3.5 額定鏟掘工況58-59
• 4.3.6 最大扭矩工況59-60
• 4.3.7 整體控制策略60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第5章 操作控制系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證62-82
• 5.1 操作控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)62-66
• 5.1.1 主要元件介紹62-64
• 5.1.2 電氣連接設(shè)計(jì)64-65
• 5.1.3 采集驅(qū)動(dòng)電路板設(shè)計(jì)65-66
• 5.2 控制系統(tǒng)編程66-70
• 5.2.1 Codesys 編程環(huán)境簡(jiǎn)介67
• 5.2.2 控制系統(tǒng)編程67-70
• 5.3 ST 顯示器編程70-75
• 5.3.1 顯示界面的編寫70-71
• 5.3.2 顯示器控制程序的編寫71-74
• 5.3.3 顯示器控制程序的下載和清屏74-75
• 5.4 上位機(jī) LABVIEW 界面編寫75
• 5.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證75-81
• 5.5.1 定馬達(dá)排量實(shí)驗(yàn)75-77
• 5.5.2 定泵排量實(shí)驗(yàn)77-79
• 5.5.3 三變量實(shí)驗(yàn)79-80
• 5.5.4 經(jīng)濟(jì)性分析80-81
• 5.6 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果86-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：375207