18立方挖泥机的平挖控制系统设计与实现

摘要

随着航道疏浚、海底建设等行业的发展，海底的基础设施建设越来越多，在海底建设或疏浚时，对海底的平整度要求就越来越高，对具有平挖功能的挖泥机需求越来越大，而目前国内还没有自主研发的具有平挖功能的挖泥机，本文基于18立方抓斗挖泥机改造设计了具有平挖功能的电控抓斗挖泥机，其核心在于在普通抓斗挖泥机基础上构建了平挖控制系统，使得挖泥机具有平挖的功能。
　　本文在分析抓斗平挖运动学模型的基础上，得到抓斗平挖时起升绳和开闭绳的增量与时间的函数关系。根据传感器测量的开闭绳的长度，利用平挖函数关系式得出起升绳的长度，根据算出的长度与传感器测量起升绳的偏差为控制对象，建立模糊PID控制算法，达到平挖的控制效果。
　　本文平挖控制系统的控制算法建立在智能 PID算法和基于现场总线的控制系统的基础上。总线基于德国西门子公司支持的 PROFIBUS工业现场总线和工业以太网，控制方式采用模糊控制的方式对PID参数进行整定。具体工作可以体现在以下几个方面：
　　（1）运用智能 PID控制算法，并通过模糊控制对其参数进行整定，最终使得抓斗能够平挖。
　　（2）通过分析研究，完成了系统组网，构成了一个基于现场总线控制系统的平挖控制器网络。
　　（3）分析研究了PLC与上位机的通讯方式，通过各种通讯方式的比较，选择网口通讯方式，并实现了此通讯方式。
　　（4）利用VB制作了上位机平挖显示及平挖控制程序。
　　（5）实现了以上位机为核心的数据交换网络，用网口完成系统各个部分之间的数据传输与交换。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 挖泥机分类

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的研究内容

第2章 18m3挖泥机简介

2.1 机械结构简介

2.2 挖泥机电气系统简介

2.3 抓斗挖泥机的平挖简介

2.4 本章小结

第3章 平挖控制系统的硬件组网设计

3.1 平挖控制器主控芯片的选择

3.2 平挖控制系统组网通讯方案的选择

3.3 挖泥机传感器设备简介

3.4 辅助设备简介

3.5 本章小结

第4章 平挖控制系统软件设计

4.1 PLC控制系统设计

4.2 平挖控制器程序

4.3 平挖控制器与PLC之间的通讯协议

4.4 本章总结

第5章 系统软件的具体实现与调试

5.1 仿PLC程序调试界面

5.2 平挖PID控制算法实现

5.2 改进PID控制算法

5.3 深度的校正

5.4 系统的调试与结果分析

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢