基于动作序列识别的挖掘机智能节能方法研究

摘要

液压挖掘机作为一种大功率工程机械,在完成所期望的复杂工作的同时,节能性一直是追求的目标。随着世界能源逐渐匮乏,国内环境污染的日益严重,能量利用率越来越受到人们的重视,液压挖掘机的节能控制技术也变得尤为重要。
　　针对挖掘机在功率匹配上的能量损失,本文以福建省高校产学合作重大项目“挖掘机双DSP双时标节能控制器研制及产业化”为依托,对液压挖掘机动作序列识别的智能化节能控制展开研究。
　　本文通过总结国内外液压挖掘机节能控制技术现状,分析液压挖掘机在工作过程中的泵和发动机的工作特性以及功率匹配节能技术的原理,提出了一种基于动作序列识别的智能节能方法。为了能够更好的分析挖掘机在执行各个动作时的工作状态,本文利用AMEsim和ADAMS联合仿真平台建立了液压挖掘机的液压系统模型和三维物理模型,并对智能节能控制策略进行了仿真。
　　本研究以挖掘机各个主阀的先导压力信号和泵的出口压力判断执行的动作,并以一个标准挖掘工况动作序列检索码对挖掘机预工作时的样本动作序列进行匹配,以此判断挖掘机处于何种工况。
　　运用模糊控制策略对泵的斜盘角进行控制以满足驾驶员的操作习惯,以挖掘机的先导压力大小和泵出口压力为模糊控制的输入,设计模糊控制规则,控制泵的排量以满足驾驶员对每个动作的速度期望。
　　本文对挖掘机实际工作过程中两种基本工况(挖掘工况和平整工况)进行了仿真分析并观察挖掘机在执行不同动作时的参数变化。对挖掘机预工作时的转矩进行计算,以发动机经济工作曲线为依据,设定发动机的油门基本调节量,并对功率需求较大的动作,设计油门调整值进行调节,达到挖掘机节能的目的。
　　本研究将以上的控制策略在AMEsim和ADAMS联合仿真模型中进行仿真,验证节能方法的正确性。

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第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的工程背景及意义

1.3 液压挖掘机节能研究现状

1.4 研究目标和研究内容

1.5 论文的结构安排

第2章 挖掘机工作特性分析

2.1 负流量控制系统

2.2 发动机的工作特性

2.3 挖掘机功率匹配

2.4 本章小结

第3章 挖掘机智能节能方法

3.1 动作序列识别节能策略研究

3.2 操作习惯识别

3.3 计算平均负载及确定基本档位

3.4 本章小结

第4章 挖掘机系统模型的建立

4.1 基于AMESim建立液压系统及发动机模型

4.2 挖掘机动力学模型分析及建立

4.3 建立AMESim与ADAMS联合仿真接口

4.4 挖掘机执行动作负载的建立

4.5 本章小结

第5章 节能控制算法的仿真验证

5.1 动作序列识别的仿真验证

5.2 操作习惯识别算法仿真

5.3 发动机功率调节

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 研究总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢

附录A 挖掘机系统参数

附录B 动作序列识别代码

个人简历、在校期间发表的学术论文和研究成果