本文關(guān)鍵詞：基于DTC的旋挖鉆機(jī)極限載荷控制技術(shù)研究

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【摘要】：旋挖鉆機(jī)是一種用來進(jìn)行成孔作業(yè)的施工機(jī)械,具有裝機(jī)功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機(jī)動(dòng)靈活、施工效率高等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用在建筑基礎(chǔ)工程中。旋挖鉆機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓變量泵組成,其作業(yè)工況復(fù)雜,負(fù)載具有多變性。較大的負(fù)載會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過載掉速甚至熄火,這嚴(yán)重影響了旋挖鉆機(jī)施工穩(wěn)定性及工作效率,而且會(huì)增加燃油消耗,降低了旋挖鉆機(jī)的使用壽命。這就需要有一個(gè)有效的功率控制方法來適應(yīng)不斷變化的負(fù)載。本文針對上述問題對旋挖鉆機(jī)極限載荷控制技術(shù)進(jìn)行研究。首先,在分析旋挖鉆機(jī)現(xiàn)場作業(yè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,對發(fā)動(dòng)機(jī)過載掉速及功率利用率不夠高的問題進(jìn)行了深入研究,找出了問題的主要原因是動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)與變量泵的功率不匹配;進(jìn)而對變量泵的變量原理進(jìn)行了分析,建立了變量泵的數(shù)學(xué)模型,提出了一種基于DTC(直接轉(zhuǎn)矩感應(yīng)控制)的旋挖鉆機(jī)極限載荷控制策略。其次,為提高旋挖鉆機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的性能,在轉(zhuǎn)矩感應(yīng)控制策略基礎(chǔ)上研究了一種模糊PID控制算法,討論了模糊PID控制算法的優(yōu)勢,設(shè)計(jì)了模糊PID控制器。對模糊控制器各參數(shù)的獲取方法及其對控制性能的影響進(jìn)行了分析。再次,利用AMESim和MATLAB/Simulink聯(lián)合仿真,對極限載荷控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真與研究,對比分析了模糊PID和PID兩種控制方法的控制效果,初步驗(yàn)證了模糊PID控制策略及算法控制效果較好,具有可行性。最后,對旋挖鉆機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括主卷空載提升下放實(shí)驗(yàn)以及鉆孔實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于轉(zhuǎn)矩感應(yīng)的模糊PID控制方法使旋挖鉆機(jī)大負(fù)載工況下發(fā)動(dòng)機(jī)掉速值降低了40%,發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率提高了14.5%,控制效果優(yōu)于基于轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制的PID控制方法。驗(yàn)證了基于轉(zhuǎn)矩感應(yīng)控制的模糊PID控制方法對實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)——變量泵動(dòng)力系統(tǒng)的功率匹配具有更好的效果。
【關(guān)鍵詞】：旋挖鉆機(jī) 轉(zhuǎn)矩感應(yīng)控制 極限載荷 功率匹配 模糊PID控制
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU67;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景10
• 1.2 旋挖鉆機(jī)簡介10-12
• 1.3 極限載荷控制技術(shù)介紹12
• 1.4 旋挖鉆機(jī)性能優(yōu)化及控制技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.5 課題研究的目的及意義14
• 1.6 論文主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 旋挖鉆機(jī)極限載荷控制技術(shù)分析及控制策略研究16-30
• 2.1 旋挖鉆機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)概述16-17
• 2.2 目前旋挖鉆機(jī)極限載荷控制技術(shù)所存在的問題17
• 2.3 旋挖鉆機(jī)負(fù)載工況發(fā)動(dòng)機(jī)掉速現(xiàn)象及成因分析17-19
• 2.4 旋挖鉆機(jī)鉆孔效率測試數(shù)據(jù)分析19-20
• 2.5 基于DTC的極限載荷控制策略20-28
• 2.5.1 恒功率變量泵的排量控制研究22-24
• 2.5.2 發(fā)動(dòng)機(jī)—變量泵極限載荷控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型24-27
• 2.5.3 發(fā)動(dòng)機(jī)—變量泵轉(zhuǎn)矩感應(yīng)極限載荷控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-30
• 第3章 旋挖鉆機(jī)極限載荷控制模糊PID控制系統(tǒng)研究30-48
• 3.1 PID控制系統(tǒng)概述30-32
• 3.2 模糊控制原理32-33
• 3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)—變量泵直接轉(zhuǎn)矩感應(yīng)模糊PID控制系統(tǒng)33-34
• 3.4 模糊PID控制器設(shè)計(jì)34-47
• 3.4.1 模糊PID控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35-37
• 3.4.2 模糊控制器的語言變量37-38
• 3.4.3 輸入輸出控制變量的模糊化處理38-44
• 3.4.4 模糊推理規(guī)則44-46
• 3.4.5 解模糊46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 旋挖鉆機(jī)極限載荷控制系統(tǒng)的建模與仿真研究48-60
• 4.1 AMESIM與MATLAB/SIMULINK軟件聯(lián)合仿真介紹48-52
• 4.1.1 AMESim仿真軟件介紹48-49
• 4.1.2 MATLAB/Simulink49-52
• 4.2 仿真模型的建立52-56
• 4.2.1 AMESim平臺(tái)轉(zhuǎn)矩感應(yīng)極限載荷控制系統(tǒng)52-54
• 4.2.2 模糊控制器模型的建立54-56
• 4.3 轉(zhuǎn)矩感應(yīng)極限載荷控制系統(tǒng)的仿真分析56-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 旋挖鉆機(jī)極限載荷控制技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究60-70
• 5.1 試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)內(nèi)容60
• 5.2 試驗(yàn)設(shè)備60-63
• 5.2.1 試驗(yàn)平臺(tái)介紹60-61
• 5.2.2 試驗(yàn)用檢測設(shè)備61-63
• 5.3 試驗(yàn)步驟63-65
• 5.3.1 搭建旋挖鉆機(jī)整機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)63
• 5.3.2 安裝試驗(yàn)用設(shè)備63-64
• 5.3.3 變量泵臺(tái)架測試試驗(yàn)64-65
• 5.3.4 主卷提升試驗(yàn)65
• 5.3.5 鉆孔試驗(yàn)65
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析65-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果74-75
• 致謝75

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