本文選題：挖掘機　切入點：機液耦合　出處：《福州大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：液壓挖掘機以其作業(yè)場所廣泛和較高的工作效率在工程裝備領(lǐng)域占有重要的地位。但是挖掘機的作業(yè)環(huán)境復(fù)雜,甚至比較惡劣,其工作系統(tǒng)的負載壓力變化頻繁,駕駛者操縱挖掘機作業(yè)的工作強度大。因此,對挖掘機機液工作系統(tǒng)的動態(tài)特性以及輔助操縱控制的研究是相當(dāng)有必要的。本文從動力學(xué)的角度出發(fā),以某挖掘機的機液工作系統(tǒng)為對象,對其機構(gòu)的運動學(xué)、動力學(xué)以及其液壓系統(tǒng)進行數(shù)學(xué)分析和建模仿真研究,分析該工作系統(tǒng)的動態(tài)特性,最后,對挖掘機輔助操縱控制進行探索性研究。主要工作如下：在廣泛閱讀挖掘機相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上,論述了進行挖掘機機液工作系統(tǒng)研究的背景和意義,國內(nèi)外對該課題的研究和發(fā)展現(xiàn)狀。應(yīng)用機器人學(xué)理論,建立了該工作系統(tǒng)機構(gòu)的運動學(xué)、動力學(xué)數(shù)學(xué)模型,應(yīng)用Matlab軟件的機器人學(xué)工具箱進行其運動學(xué)建模仿真,測定其作業(yè)空間和鏟斗斗尖的軌跡規(guī)劃：采用AMESim軟件的平面機構(gòu)庫和標(biāo)準(zhǔn)液壓庫建立簡單的機液工作系統(tǒng),模擬鏟斗和斗桿復(fù)合動作挖掘的工況,對其進行動力學(xué)特性仿真。深入研究挖掘機負載獨立流量分配(LUDV)液壓系統(tǒng)的主要組成部分和正常運行時的工作原理,對其重要部件負載敏感變量泵和多路換向閥進行工作原理分析和建模仿真研究,搭建了較完整的負載獨立流量分配系統(tǒng)AMESim模型,通過機液耦合接口與機構(gòu)的AMESim模型聯(lián)立,實現(xiàn)了挖掘機機液工作系統(tǒng)聯(lián)合仿真平臺模型的建立。在AMESim仿真平臺下,模擬挖掘機的典型工況,對其機液工作系統(tǒng)在特定工況下的動態(tài)特性,進行了較詳細的仿真研究。分析結(jié)果表明,本文所建立的機液工作系統(tǒng)具有良好的操縱性和抗流量飽和特性,在流量飽和時,多個液壓缸能夠協(xié)調(diào)的進行伸縮運動,不受外部負載的影響。設(shè)計了挖掘機機液工作系統(tǒng)的模糊PID輔助操縱控制系統(tǒng),采用AMESim與Matlab/Simulink軟件進行了系統(tǒng)模型和聯(lián)合仿真平臺的建立,模擬較真實的作業(yè)工況,對工作系統(tǒng)中的液壓缸運動進行控制仿真研究。結(jié)果表明,與單獨PID控制相比,模糊PID控制技術(shù)對挖掘機機液工作系統(tǒng)具有較好的控制效果。
[Abstract]:Hydraulic excavator plays an important role in the field of engineering equipment because of its extensive working place and high working efficiency. However, the working environment of excavator is complex, even worse, and the load pressure of its working system changes frequently. Therefore, it is necessary to study the dynamic characteristics of the hydraulic working system of the excavator and the auxiliary control of the excavator. In this paper, from the point of view of dynamics, it is necessary to study the dynamic characteristics of the hydraulic working system of the excavator. Taking the hydraulic working system of a excavator as an object, the kinematics and dynamics of the mechanism and its hydraulic system are studied by mathematical analysis and modeling and simulation, and the dynamic characteristics of the working system are analyzed. The main work is as follows: on the basis of extensive reading of the relevant documents of excavator, the background and significance of the research on hydraulic working system of excavator are discussed. Based on the theory of robotics, the kinematics and dynamics mathematical models of the working system are established, and the kinematics modeling and simulation are carried out by using the robotics toolbox of Matlab software. The working space and the trajectory planning of bucket tip were measured. The plane mechanism library and standard hydraulic system of AMESim software were used to set up a simple working system to simulate the working condition of excavating the bucket and bucket pole. The main components of hydraulic system of excavator load independent flow distribution (LUDVV) and the working principle during normal operation are studied. In this paper, the working principle of load sensitive variable pump and multi-way directional valve are analyzed and simulated. The AMESim model of load independent flow distribution system is set up, and the AMESim model of the mechanism is combined by the coupling interface of mechanism and liquid. The model of joint simulation platform for hydraulic working system of excavator is established. Under the AMESim simulation platform, the dynamic characteristics of the hydraulic working system of excavator under specific working conditions are simulated, and the typical working conditions of excavator are simulated. The simulation results show that the system has good maneuverability and resistance to flow saturation. The fuzzy PID auxiliary control system of hydraulic working system of excavator is designed, and the system model and joint simulation platform are established by using AMESim and Matlab/Simulink software. The control simulation of hydraulic cylinder motion in the working system is carried out. The results show that the fuzzy PID control technology has a better control effect on the hydraulic working system of excavator than that of the single PID control.
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU621

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本文編號：1615650