凿岩台车单钻臂位置控制的研究

摘要

本文就凿岩单钻臂的自动定位系统进行了研究。　　首先，建立了系统的位置控制数学模型，对系统模型进行了仿真分析，针对比例阀阀控非对称缸位置系统存在的响应较慢、时变严重等特点，提出了模糊自适应整定PID的控制策略，仿真结果表明这种方法具有结构简单、实时性好、对参数的扰动具有较强的鲁棒性等优点。　　其次，完成了系统数字控制器软硬件的设计工作。　　文章还进行了冲击过程的波动力学分析。着重研究了冲锤和杆撞击产生的应力波问题，并分析了一个完整的冲击过程各阶段的波动力学问题，有助于研发出满足冲击力学的冲锤和钎杆，延长冲击部件的使用寿命。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1国内外液压凿岩台车的现状和发展

1.1.1国外液压凿岩台车的现状和发展

1.1.2国内液压凿岩台车的现状和发展

1.2液压控制技术的发展

1.3本论文主要研究内容

第二章系统建模与仿真研究

2.1电液伺服机构的组成

2.2仰俯缸系统建模

2.2.1垂直平面内转动运动动态方程

2.2.2仰俯缸的动态方程

2.2.3阀控仰俯缸系统的开环传递函数

2.3伸缩缸系统建模

2.3.1伸缩缸的动态方程

2.3.2阀控伸缩缸系统的开环传递函数

2.4电液比例阀传递函数

2.5伺服放大器及转速传感器传递函数

2.6系统传递函数计算

2.6.1仰俯缸和伸缩缸活塞杆上的等效质量计算

2.6.2仰俯缸基本参数

2.6.3仰俯缸等效面积

2.6.4仰俯缸系统固有频率

2.6.5仰俯缸系统阻尼比

2.7系统仿真分析

2.8 小结

第三章控制策略研究

3.1系统的数字PID控制策略

3.2系统的模糊PID控制策略

3.2.1模糊集合

3.2.2模糊关系及合成

3.2.3模糊控制算法的步骤

3.2.4模糊控制器的设计步骤

3.2.5模糊控制器的结构设计

3.3模糊仿真的实现

3.3.1模糊仿真的特点

3.3.2模糊仿真的实现

3.3仿真结果比较

3.4小结

第四章凿岩机冲击过程的波动分析

4.1冲锤和杆撞击应力波

4.2冲锤与杆进行间接撞击应力波

4.3冲击机械系统的数值模拟

4.3.1离散处理

4.3.2弹性杆中的界面处理

4.3.3特殊界面处理

4.4小结

第五章控制系统实验研究

5.1硬件部分

5.1.1硬件组成

5.1.2实验仪器设备的标定

5.1.3硬件抗干扰设计

5.2软件部分

5.2.1开发工具的选择

5.2.2 VC中高精度定时器的实现

5.2.3 MATLAB下从Simulink模型到实时C代码的生成

5.3.4数字滤波器设计

5.5实验曲线

5.6小结

结论

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

参考文献

附录一

附录二