混凝土泵车泵送控制系统硬件在环仿真研究

摘要

近年来，混凝土泵车凭借其输送效率高、劳动力省和费用低等优点在现代建筑行业里得到了广泛应用。由于泵车结构复杂等因为，混凝土泵车整机的自动化和智能化非常重要，这使得泵车电子控制单元的开发难度变大，周期变长。因此，研究泵车泵送控制系统的控制策略以及为功能测试提供一种有效的解决方案变得愈来愈重要。
　　 为了提高ECU开发工作的效率和降低成本，本文采用硬件在环仿真技术(Hardware—in—the—loop Simulation，HILS)进行了实时仿真测试系统的设计研究。主要工作内容包括以下几个方面：
　　 (1)对混凝土泵车进行了基本介绍，阐述了混凝土泵车的结构组成、泵送原理及混凝土泵车的控制技术。同时对硬件在环仿真系统的结构形式和几种软硬件的优缺点进行了综合分析，确定了硬件在环仿真系统的结构形式。
　　 (2)泵送系统的数学建模研究。根据泵送液压系统的结构及工作原理以及功率键合图的基础知识，建立泵送液压系统功率键合图模型并推导其数学模型。根据柴油机调速特性基本原理，推导发动机调速特性数学模型。
　　 (3)硬件在环仿真平台的硬件系统设计。根据硬件在环仿真平台的硬件构成，选择合适的采集卡、控制器和PC机进行硬件平台的组建。
　　 (4)泵送系统硬件在环仿真平台软件开发，选用虚拟仪器LabVIEW作为开发软件。软件采用模块化设计，包括仿真参数设置、泵送系统仿真模型、数据采集与控制输出等主要模块的设计以及登陆系统、仿真类型选择等辅助模块的设计，并介绍人机界面各部分功能。
　　 (5)硬件在环仿真系统试验研究。对所建立的泵送系统仿真模型进行离线仿真，并将其与实际运行数据进行了比较；同时，将电控单元通过采集板卡连接到PC机上，进行了硬件在环仿真实验，对实验结果进行了分析研究，验证了仿真模型的正确性和可行性。实验结果证明了硬件在环仿真系统的实时性和精确性满足要求。
　　 综上所述，本论文主要针对采用硬件在环仿真技术的实时仿真测试系统进行了设计研究，并结合试验进行了分析，得到了若干有价值的结论。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究意义

1.2 混凝土泵车的结构及泵送原理

1.3 混凝土泵车控制技术

1.4 主要研究内容

第2章 硬件在环仿真系统及应用

2.1 硬件在环仿真系统概念及分类

2.2.1 硬件在环仿真系统概念

2.2.2 硬件在环仿真系统分类

2.2 硬件在环仿真系统结构及工作流程

2.3 硬件在环仿真系统应用

2.4 本研究硬件在环仿真系统构建形式

第3章 泵送系统数学模型

3.1 泵送液压系统数学模型

3.1.1 泵车泵送系统组成及工作原理

3.1.2 功率键合图

3.1.3 泵送液压系统的功率键合图模型

3.1.4 泵送液压系统的数学模型

3.2 柴油机调速系统建模

3.2.1 柴油机调速特性

3.3.2 柴油机调速特性数学建模

第4章 硬件在环仿真平台硬件系统设计

4.1 硬件系统结构原理图及功能介绍

4.2 硬件选型

4.2.1 控制器

4.2.2 数据采集卡

4.2.3 仿真计算机

4.3 硬件在环仿真系统硬件组建

4.3.1 采集板卡的安装

4.3.2 信号接口模块

4.3.3 控制器模块

第5章 硬件在环仿真平台软件开发

5.1 软件开发平台LabVIEW简介

5.2 软件系统开发及功能介绍

5.3 系统软件开发

5.3.1 登陆系统

5.3.2 仿真类型选择

5.3.3 仿真参数设置

5.3.4 泵送液压系统仿真模型

5.3.5 发动机调速特性仿真模型

5.3.6 数据采集与控制输出

5.4 人机界面

第6章 硬件在环仿真实验研究

6.1 泵送系统离线仿真及分析

6.2 泵送系统硬件在环仿真实验

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

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