自装卸叉车控制系统综合设计

摘要

目前国内外叉车具有：行驶速度慢，难以快速随军作战转移和建立基地；不能同时在国标和军标集装箱的箱内作业；在沙滩等松软地面行驶性能不佳等缺点，为了解决这些问题本文设计了一种新型叉车，使它具有以下功能：1)整体外型改进设计使其能满足进出国、军双标集装箱箱内作业和沙滩作业。2)柴油机自动调速和变量泵过载自调节功能，有效提高恶劣条件下作业性能。3)具有遥控自装卸功能：叉车可遥控自动完成上汽车或下汽车过程，借助运输卡车或其它运输工具的速度来消除叉车自身行驶速度的瓶颈。4)具有稳定低速行驶作业的微动功能。 本文首先介绍了该新型叉车的总体方案设计和以PLC为核心的硬件设计，为了增强控制系统的可靠性，系统在上下车和行驶功能上分别设计了采用PLC和隔离PLC两套独立的冗余控制方案。然后系统介绍了柴油机和静液压传动系统的结构和特性，借鉴目前先进技术采用柴油机油门执行器自调速系统，并采用模糊控制来提高带PID控制油门执行器的调速性能。为了进一步提高作业性能，设计了当柴油机超额负载，由发动机转速误差的单输入单输出的模糊控制来调节变量泵输出，在目前国内外叉车设计中属于创新技术。由于该控制系统控制量多，系统较为复杂，在系统的软件编制中首先采用Petri网建模，利用Petri网的强大功能，赋予库所和变迁实际控制意义，实现了对控制系统的准确描述和性能评价，设计出了PLC的LAD程序，使得该系统软件安全可靠，并容易升级修改。 在软硬件设计和整车组装完成之后，进行了现场功能调试和试验分析，结果证明：该新型叉车完全能够实现原定功能目标，具有遥控实现自动上下车功能和多路况高性能作业，且可靠性能高，对提高我军后勤军备保障运输能力具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1选题意义

1.2国内外叉车发展状况

1.2.1国外叉车发展状况

1.2.2国内叉车发展状况

1.2.3叉车发展方向和前景

1.3 PLC的发展与应用

1.4静液压驱动车辆控制技术的现状和发展趋势

1.5 Petri网在控制系统中应用状况

1.6课题来源与论文主要工作任务

第二章叉车总体外型与电控系统硬件设计

2.1叉车控制系统实现要求

2.1.1实现叉车的基本功能

2.1.2本课题研究新型叉车（以下简称OCX型叉车）所具有独特性能要求

2.2电控系统主要部件

2.3叉车独特外型设计和自装卸过程

2.4 PLC简介与应用选型

2.4.1 PLC简介

2.4.2 PLC的特点

2.4.3 PLC的主要功能

2.4.4 PLC在叉车控制系统中应用的可行性

2.4.5 PLC的选型

2.5叉车电控系统总体设计

2.5.1总体电路结构

2.5.2柴油发动机转速信号处理电路

2.5.3遥控器信号处理电路

2.5.4隔离PLC实现叉车上下车电路

2.5.5隔离PLC实现叉车行驶电路

2.5.6 PLC可靠性设计

2.6本章小结

第三章基于复合控制的叉车行驶作业控制系统设计

3.0引言

3.1传动控制系统的组成

3.2系统数学模型

3.2.1柴油机数学模型

3.2.2静液压传动系统模型的动态方程

3.3静液压传动系统分析

3.4叉车行驶作业控制系统总体设计

3.5油门执行器PID控制器参数的调试

3.6模糊控制器的设计

3.6.1加入模糊控制器的原因

3.6.2模糊控制概述

3.6.3油门执行器的模糊控制器的设计

3.6.4变量泵排量的模糊控制器的设计

3.7本章小结

第四章基于Petri网的系统软件设计

4.1 STEP7 WIN32开发环境简介

4.2叉车控制系统软件设计目标

4.3 Petri网在PLC控制系统软件设计的应用

4.3.1 Petri网简介

4.3.2 Petri网的定义

4.3.3几类特殊的Petri网

4.3.4 PLC控制系统在Petri网上的一般实现

4.4叉车控制系统Petri网模型

4.4.1叉车控制系统主程序的Petri网模型

4.4.2叉车上下装卸车程序Petri网模型

4.5 Petri网模型的分析验证

4.6基于Petri网叉车控制系统模型在梯形图的实现

4.7其他子程序的设计

4.8系统块的参数设置

4.9本章小结

第五章系统现场调试与试验

5.1试验设备组成和环境

5.2行驶作业的试验

5.3上下车的调试

5.4隔离PLC控制

5.5故障报警与处理

5.6本章小结

第六章总结和展望

参考文献

致谢

研究生学习期间发表的论文

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