本文關(guān)鍵詞：負(fù)載口獨(dú)立挖掘機(jī)的智能控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：液壓挖掘機(jī)是功能典型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、用途廣泛的工程機(jī)械之一。隨著計(jì)算機(jī)控制和通訊技術(shù)的飛躍,挖掘機(jī)也正在向更節(jié)能、更智能演進(jìn)。智能挖掘機(jī)可提高作業(yè)精度與效率,也可應(yīng)用于危險(xiǎn)、惡劣的特殊環(huán)境。負(fù)載口獨(dú)立控制技術(shù)利用兩個(gè)換向閥分別控制執(zhí)行元件的進(jìn)、出油口,進(jìn)而控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。將負(fù)載口獨(dú)立技術(shù)應(yīng)用于挖掘機(jī),利用增加的控制自由度提升挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的節(jié)能性以及控制性能,是負(fù)載口獨(dú)立技術(shù)研究的重點(diǎn)之一。本文以挖掘機(jī)智能控制系統(tǒng)及負(fù)載口獨(dú)立閥控制器為研究對(duì)象。首先架構(gòu)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的軟硬件方案,并重點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)鏈路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。接著,建立工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,研究其軌跡規(guī)劃方法。搭建挖掘機(jī)實(shí)體三維仿真環(huán)境,采用骨骼動(dòng)畫方法實(shí)現(xiàn)模型的精確控制。最后,提出負(fù)載口獨(dú)立多路閥控制器的功能需求并進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)。搭建模擬負(fù)載測(cè)試回路,通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行主閥芯位移閉環(huán)控制的研究。本文各章節(jié)主要內(nèi)容如下：第一章為緒論部分,提出本文的研究背景和意義,介紹了國(guó)內(nèi)外四個(gè)層次的挖掘機(jī)智能控制系統(tǒng)以及負(fù)載口獨(dú)立控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上,提出本文的研究?jī)?nèi)容。第二章基于系統(tǒng)各設(shè)備端的功能和控制流程,提出數(shù)據(jù)鏈路信息流程,討論各節(jié)點(diǎn)的硬件選型及軟件功能架構(gòu)。對(duì)數(shù)據(jù)鏈路中Redis數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、基于TCP的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)、基于CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)、Server/Client網(wǎng)絡(luò)通訊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究,提出提高數(shù)據(jù)傳輸時(shí)效性和無(wú)線設(shè)備連接可靠性的措施。第三章基于D-H坐標(biāo)系,建立了工作裝置(含回轉(zhuǎn))的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,推導(dǎo)其驅(qū)動(dòng)空間與鏟斗齒尖笛卡爾空間坐標(biāo)系之間的正逆解解算算式。通過(guò)編寫軌跡規(guī)劃程序,研究加速度連續(xù)的鏟斗齒尖直線軌跡和單關(guān)節(jié)軌跡的規(guī)劃方法。第四章基于OGRE圖形引擎與骨骼動(dòng)畫方法,搭建目標(biāo)挖掘機(jī)可運(yùn)動(dòng)學(xué)操控的三維實(shí)體仿真環(huán)境,實(shí)現(xiàn)精確的模型運(yùn)動(dòng)參數(shù)化控制和反饋。通過(guò)在仿真環(huán)境中復(fù)現(xiàn)軌跡規(guī)劃結(jié)果,分析了仿真誤差及其來(lái)源。第五章基于負(fù)載口獨(dú)立多路閥控制器的設(shè)計(jì)需求,選型控制核心和傳感器,設(shè)計(jì)相關(guān)電路原理并制作控制器電路板�；贒SP TMS320F28335控制核心和SYS/BIOS嵌入式操作系統(tǒng),進(jìn)行閥控制器多任務(wù)實(shí)時(shí)控制軟件架構(gòu)的研究。搭建基于溢流閥與節(jié)流閥的模擬負(fù)載測(cè)試回路,通過(guò)主閥芯位移階躍響應(yīng)和正弦信號(hào)跟隨實(shí)驗(yàn),分析中位卸荷機(jī)能先導(dǎo)閥的主閥芯控制問(wèn)題并提出優(yōu)化方案,還探討了多種改進(jìn)PID算法對(duì)閥芯控制效果的提升。第六章總結(jié)全文,對(duì)下一步工作進(jìn)行展望。
【關(guān)鍵詞】：挖掘機(jī) 數(shù)據(jù)鏈路 軌跡規(guī)劃 三維仿真 負(fù)載口獨(dú)立控制 嵌入式系統(tǒng) 閥芯位移
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU621
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-23
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-21
• 1.2.1 挖掘機(jī)智能控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.2 負(fù)載口獨(dú)立控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 2 智能控制系統(tǒng)架構(gòu)與數(shù)據(jù)鏈路設(shè)計(jì)23-40
• 2.1 智能控制系統(tǒng)架構(gòu)23-25
• 2.1.1 系統(tǒng)各設(shè)備端功能23-24
• 2.1.2 系統(tǒng)控制流程24-25
• 2.2 數(shù)據(jù)鏈路軟硬件架構(gòu)25-30
• 2.2.1 數(shù)據(jù)鏈路硬件25-28
• 2.2.2 數(shù)據(jù)鏈路軟件28-30
• 2.3 基于Redis的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)30-32
• 2.4 基于TCP的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)32-36
• 2.5 基于CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)36-39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 3 工作裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與軌跡規(guī)劃40-59
• 3.1 工作裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)建模40-46
• 3.1.1 工作裝置D-H坐標(biāo)系建立40-42
• 3.1.2 工作裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解42-46
• 3.2 工作裝置軌跡規(guī)劃46-58
• 3.2.1 笛卡爾空間正弦加減速法直線軌跡規(guī)劃47-52
• 3.2.2 關(guān)節(jié)空間與驅(qū)動(dòng)空間軌跡規(guī)劃52-56
• 3.2.3 軌跡規(guī)劃程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)56-58
• 3.3 本章小結(jié)58-59
• 4 運(yùn)動(dòng)學(xué)三維仿真環(huán)境設(shè)計(jì)59-71
• 4.1 OGRE場(chǎng)景搭建與Qt GUI設(shè)計(jì)59-60
• 4.2 基于骨骼動(dòng)畫的模型建立60-64
• 4.3 三維模型運(yùn)動(dòng)控制64-70
• 4.3.1 行走裝置模型控制64
• 4.3.2 工作裝置模型控制64-67
• 4.3.3 規(guī)劃軌跡仿真實(shí)驗(yàn)67-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 5 負(fù)載口獨(dú)立閥控制器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)71-99
• 5.1 負(fù)載口獨(dú)立多路閥工作原理71-75
• 5.1.1 負(fù)載控制策略簡(jiǎn)介71-72
• 5.1.2 閥組成與結(jié)構(gòu)72-75
• 5.2 閥控制器需求分析75-76
• 5.3 閥控制器硬件設(shè)計(jì)76-84
• 5.3.1 控制器核心選型76
• 5.3.2 傳感器與執(zhí)行器76-79
• 5.3.3 電路原理設(shè)計(jì)79-84
• 5.4 閥控制器軟件設(shè)計(jì)84-89
• 5.4.1 SYS/BIOS嵌入式操作系統(tǒng)84-86
• 5.4.2 多任務(wù)實(shí)時(shí)控制軟件架構(gòu)86-89
• 5.5 模擬負(fù)載回路設(shè)計(jì)89-90
• 5.6 主閥芯位移控制算法設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)90-97
• 5.6.1 主閥芯控制問(wèn)題分析90-93
• 5.6.2 基于改進(jìn)PID的位移控制算法93-94
• 5.6.3 主閥芯位移控制實(shí)驗(yàn)94-97
• 5.7 本章小結(jié)97-99
• 6 總結(jié)與展望99-102
• 6.1 總結(jié)99-100
• 6.2 展望100-102
• 參考文獻(xiàn)102-106

【相似文獻(xiàn)】

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