節(jié)能型液壓?jiǎn)味吠诰驒C(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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挖掘機(jī)的基本控制過(guò)程是由佤哈、斯克呢司、合瑪米、哈論和斯克尼德提出的。布丹和古柯尼斯克致力與挖掘機(jī)吊桶的感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置在運(yùn)動(dòng)學(xué)中的應(yīng)用的研究，在這種方法中，液壓油流入液壓缸的速度的很小的變化將影響靈敏度分析，黃教授等提出了機(jī)器人挖掘機(jī)的阻抗控制研究方法，他們應(yīng)用了兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：一個(gè)是源控制器，另一個(gè)是反饋目標(biāo)阻抗。另外一個(gè)阻抗系統(tǒng)，致力于力與位置的混合控制，由哈教授提出。 機(jī)器人的第一代被假設(shè)成了“開(kāi)環(huán)”安置設(shè)備，這暗示了所有零件必須被制造的具有很高精確性，其次，位置遙控機(jī)械裝置與傳感器可觀地減少了對(duì)這個(gè)準(zhǔn)確性的要求。這里是幾種方法，作為參考，使機(jī)器人挖掘機(jī)提高產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的工作能力，實(shí)施了力量單元細(xì)胞、縱向和有角量得傳感器。但是，二個(gè)主要區(qū)別在制造機(jī)器人和機(jī)器人挖掘機(jī)得要求之間是應(yīng)該注意的。第一區(qū)別是，制造機(jī)器人工作在幾乎完善的情況下，避免振動(dòng)、濕氣和其他可能殘損的情況。第二個(gè)區(qū)別時(shí)制造機(jī)器人要求非常高得準(zhǔn)確性，經(jīng)常在微米之內(nèi)。相反，機(jī)器人挖掘機(jī)得運(yùn)轉(zhuǎn)在非常困難得建造場(chǎng)所內(nèi)，并且被運(yùn)行得軌跡所要求的準(zhǔn)確性和產(chǎn)業(yè)機(jī)器人相比，是有限的，經(jīng)常在厘米之內(nèi)，以挖掘機(jī)工作的困難情況，所有傳感器被連接到吊桿、機(jī)械臂和鏟斗之上必須被很好得保護(hù)。 記住上述區(qū)別，它將對(duì)通過(guò)液壓模塊（油泵和裝載獨(dú)立閥門(mén)）來(lái)檢驗(yàn)控制挖掘軌跡產(chǎn)生很大作用。換句話說(shuō)，研究系統(tǒng)傳感器單元避免裝在挖掘機(jī)附件上，結(jié)合反饋控制器，包括機(jī)器的液壓?jiǎn)卧?。本論文的主要宗旨將擴(kuò)大討論，由作者[10]創(chuàng)始，裝載獨(dú)立閥門(mén)可能被安裝在操作員的控制室里面。在這個(gè)假定外，系統(tǒng)避免傳感器裝在挖掘機(jī)附件上，以后談?wù)撓到y(tǒng)得數(shù)學(xué)模型，初步實(shí)驗(yàn)性結(jié)果被提出在本文得末端。 2 問(wèn)題的聲明 本文處理受控問(wèn)題得聲明，一個(gè)挖掘鏟斗的行動(dòng)沿一個(gè)被規(guī)定的道路，問(wèn)題來(lái)源于早先作者的理論調(diào)查，對(duì)半靜止運(yùn)動(dòng)學(xué)上導(dǎo)致的挖掘過(guò)程為假定拋物線的軌道。在這項(xiàng)研究中，可作如下假定：挖掘機(jī)附件是一個(gè)平面機(jī)制，由吊桿、機(jī)械臂、鏟斗組成，三者獨(dú)立地工作，由液壓缸操作該系統(tǒng)，它們保證這三個(gè)獨(dú)立部分能在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)位移和自轉(zhuǎn)。 挖掘過(guò)程，根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)，假定是足夠慢的，把它作為一個(gè)半靜止?fàn)顟B(tài)，慣性期限在附件的運(yùn)動(dòng)就可以被忽略了，只有伺服機(jī)械的短管軸被認(rèn)為是在加速移動(dòng)，這無(wú)法被忽略。 壓力的干擾被認(rèn)為采取正旋形式，理想的正旋值取決于系統(tǒng)的移動(dòng)情況。 假定土壤環(huán)境類似，一些小的影響因素如小石頭等是可以被接受的。 我們建議挖掘操作是人工協(xié)助的，這就意味著在遇到一個(gè)更大的障礙時(shí)，操作人員必須干預(yù)挖掘機(jī)的挖掘工作。 如果我們的假定成功，所提出的控制設(shè)定就能應(yīng)用于一種標(biāo)準(zhǔn)的挖掘機(jī)，這種挖掘機(jī)將在更大范圍內(nèi)增強(qiáng)人類的安全作業(yè)能力，比如槽探和鉆井。 實(shí)驗(yàn)假設(shè)由三個(gè)系統(tǒng)組成：即微型計(jì)算機(jī)、PLC和液壓部分（液壓泵、閥門(mén)、液壓缸），并且機(jī)制以三個(gè)自由度鏟斗。其次，子系統(tǒng)被考慮作為組成部分，在第一子系統(tǒng)中，以下組成部分可被認(rèn)為：個(gè)人計(jì)算機(jī)以專業(yè)的軟件，變換行為和軌跡整平機(jī)以相等和不等形式轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，后者被送到PLC單元那些反過(guò)來(lái)控制電磁閥的電子驅(qū)動(dòng)。壓力從電磁閥產(chǎn)生變化在短管軸位置上，保證假定的油流量流入液壓缸。短管軸位置，反過(guò)來(lái)被轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成一個(gè)電反饋信號(hào)輸送到電磁閥中，被打開(kāi)的短管軸讓油流動(dòng)到第三子系統(tǒng)，即挖掘機(jī)的液壓缸。終于，第二子系統(tǒng)由三個(gè)組成部分組成：液壓缸、吊桿、機(jī)械臂、鏟斗。挖掘機(jī)動(dòng)作時(shí)，三個(gè)組成部分也在作相應(yīng)的動(dòng)作。關(guān)于這些信息的改變被輸送到第二液壓系統(tǒng)，在那里，反饋信號(hào)改變短管軸的位置，保證油流入被規(guī)定的彈道。 在本文中，所有系統(tǒng)組成部分將被用穩(wěn)定觀點(diǎn)調(diào)查研究，作用理論上被定義，或從數(shù)字圖形上把液壓設(shè)備加以編目，加上所有特殊組成部分的調(diào)動(dòng)作用，整體系統(tǒng)的調(diào)動(dòng)作用被談?wù)?。這種觀點(diǎn)表現(xiàn)在突然的單位信號(hào)以下。 幾個(gè)實(shí)驗(yàn)被執(zhí)行了，表示，假定鏟斗的運(yùn)動(dòng)是固定的，在實(shí)驗(yàn)之中，一個(gè)致力于鉆井，換句話說(shuō)，運(yùn)動(dòng)學(xué)上所說(shuō)的軌道是平之的垂直線。實(shí)驗(yàn)所獲得的線索被[6]所證實(shí)，注意到，有趣的是，實(shí)驗(yàn)時(shí)線長(zhǎng)的變化不超過(guò)10cm。 3、實(shí)驗(yàn)行認(rèn)識(shí) 3．1 微型挖掘機(jī)實(shí)驗(yàn) 微型挖掘機(jī)K-11用在了實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)在一個(gè)連續(xù)的機(jī)器當(dāng)中，最小的部分被替換掉，需要進(jìn)行經(jīng)過(guò)考慮的控制，在液壓機(jī)構(gòu)中主要部分被替換掉的是閥門(mén)。另外，液壓缸加另外的閥門(mén)時(shí)需要一定的壓力，這保證附件上的意外事件不會(huì)發(fā)生。被用于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的液壓裝載獨(dú)立閥門(mén)是由丹富斯提出的，信息從微型計(jì)算機(jī)上調(diào)入裝載獨(dú)立閥門(mén)是通過(guò)一個(gè)控制區(qū)域。 在液壓機(jī)構(gòu)的修改后，挖掘機(jī)可用于二種不同的方式來(lái)控制。第一種方法由安置在操作員辦公室里的操縱桿組成，用這種方法，操縱員能夠以隨意的速度反復(fù)移動(dòng)機(jī)器至任意位置。第二種方法是在微型計(jì)算機(jī)編程吊桶的運(yùn)動(dòng)，從那里得到的信息轉(zhuǎn)換為液壓缸的伸長(zhǎng)率，由液壓油油量來(lái)移動(dòng)它們，后者轉(zhuǎn)換為一個(gè)電子信號(hào)通過(guò)控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)輸送到裝載獨(dú)立閥門(mén)，裝載獨(dú)立閥門(mén)的電系統(tǒng)機(jī)構(gòu)顯示在圖7中。 圖7 這種控制算法由波蘭巴家私寫(xiě)出，并在Windows98中被執(zhí)行，控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)假定采樣時(shí)間在0.5秒和2秒之間。 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 為了審查所提議的控制系統(tǒng)的表現(xiàn)情況，上面提及的具有三個(gè)液壓缸和三個(gè)自由度的微型挖掘機(jī)被使用了，一個(gè)電動(dòng)液壓閥門(mén)、一個(gè)裝載獨(dú)立閥門(mén)、一個(gè)比例閥門(mén)控制分開(kāi)各個(gè)液壓缸。 完成實(shí)驗(yàn)是為了控制吊桶的運(yùn)動(dòng)沿著直線，一個(gè)垂直線，一個(gè)是水平直線，像在問(wèn)題的聲明中被提及的，動(dòng)作被控制在自由空間和裝有類似濕度的潮濕沙子的土壤箱子里 實(shí)驗(yàn)以相對(duì)速率為沒(méi)分鐘兩米執(zhí)行，鉆井所獲得的彈道沿著一條垂直線，吊桶尖端的運(yùn)動(dòng)沿著一條水平線，兩者在圖8和9中被表示出來(lái)。 圖8 圖9 4、結(jié)論 一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)被提出來(lái)了，系統(tǒng)避免傳感器安裝在機(jī)器的附件上，整個(gè)控制硬件是在裝載獨(dú)立閥門(mén)之內(nèi)的，位于操作室內(nèi)。通過(guò)更進(jìn)一不的研究和改進(jìn)，系統(tǒng)適用于大規(guī)模制造的挖掘機(jī)，幫助工作過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，比如開(kāi)掘溝槽或鉆井。 實(shí)驗(yàn)性結(jié)果被高質(zhì)量的表現(xiàn)出來(lái)，并且，高質(zhì)量的結(jié)果在水平線情況下是被允許的，在這里獲得的彈道在直線的移動(dòng)不超過(guò)4%。較不準(zhǔn)確的情況是在第二種情況下，即為垂直線。在這里，實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行錯(cuò)誤將達(dá)到15%，在其他當(dāng)中，事實(shí)也許導(dǎo)致一個(gè)液壓缸在運(yùn)動(dòng)中改變軌跡，它意味著在那時(shí)，它的卷軸將關(guān)閉液壓油對(duì)兩個(gè)液壓缸末端的輸送，同時(shí)，當(dāng)這個(gè)液壓缸的行動(dòng)被阻礙時(shí)，另外兩個(gè)液壓缸正在運(yùn)動(dòng)。這些判斷在考慮改變當(dāng)前模型時(shí)不得不考慮，這些改變將包括三個(gè)液壓缸的聯(lián)合控制系統(tǒng)，包括時(shí)間的延誤對(duì)零流量缸改變其速度的影響。 共 頁(yè) 第 6 頁(yè)