液压挖掘机动力系统功率匹配控制技术研究

摘要

液压挖掘机普遍应用于工业发展、矿山开采、民用建设、交通及水利电力工程等行业,为我国的国民经济建设发挥着重要的作用。为了降低液压挖掘机的能量损耗,论文以 HL315液压挖掘机为例,对液压挖掘机动力系统的功率匹配进行研究,提出了一种基于转速与转矩双闭环协调控制的全局功率匹配方案。论文从以下几个方面展开:　　1.基于国内外液压挖掘机功率匹配控制技术的研究现状与发展趋势,从液压挖掘机的工作特点展开研究,对液压挖掘机定量系统与变量系统的功率利用进行分析比较,并着重研究了液压挖掘机功率匹配不合理导致的能量损失。结合液压挖掘机的工作要求,将发动机、液压泵和负载作为一个整体进行研究,提出了一种基于转速与转矩双闭环协调控制的全局功率匹配方案。　　2.以单神经元PID控制理论为基础,结合二次型性能指标的学习方法,对于发动机转速参数与液压泵压力参数进行修正。利用MATLAB/SIMULINK软件进行仿真分析。仿真结果表明基于二次型性能指标单神经元PID控制算法在稳定发动机转速和调节液压泵功率的过程中,调整速度快且超调量少,满足控制要求。　　3.为了验证全局功率匹配方案的有效性与可行性,在桂林市某重型机械公司HL315系列液压挖掘机的功率控制试验台进行试验,并对试验结果进行分析。试验结果表明基于转速与转矩双闭环协调控制的全局功率匹配方案可以有效地提高液压挖掘机的功率利用率,节约燃油。

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第一章 绪 论

§1.1研究目的和意义

§1.2液压挖掘机功率匹配技术的研究现状和发展趋势

§1.3本文研究内容

第二章 液压挖掘机功率不匹配能量损失分析

§2.1液压挖掘机组成及工作特点

§2.2液压系统功率利用分析与比较

§2.3液压挖掘机动力系统功率不匹配能量损失分析

§2.4本章小结

第三章 液压挖掘机动力系统模型创建

§3.1发动机油量调节拉杆数学模型的建立

§3.2发动机数学模型的建立

§3.3液压泵数学模型的建立

§3.4油门执行器数学模型的建立

§3.5本章小结

第四章 液压挖掘机动力系统功率匹配与控制算法研究

§4.1全局功率匹配方案

§4.2 控制算法的研究

§4.3仿真结果与分析

§4.4本章小结

第五章 液压挖掘机功率匹配试验及结果分析

§5.1试验目的与内容

§5.2液压挖掘机功率控制试验台结构

§5.3试验样机与试验台组成

§5.4传感器标定试验

§5.5全局功率匹配方案试验

§5.6油耗对比试验

§5.7本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 总 结

§6.2 展 望

参考文献

致谢

附录

攻读硕士期间的主要研究成果