轮式工程机械电液转向系统的研究--《燕山大学》2008年硕士论文
轮式工程机械电液转向系统的研究
【摘要】：
轮式工程机械由于其机动性好、环境适应性强等特点,在近年来得到了迅速发展。随着对作业效率的要求愈来愈高,工程机械的自动化程度正在快速增长。相应地,机器系统各部分的控制性能要求也越来越高,如动作准确、操纵轻便、安全舒适等。电液转向系统是轮式工程机械的核心控制技术之一,对于改善重型轮式机械的操纵性、降低驾驶员的劳动强度具有重要作用。
本文基于对多种转向机构及其控制系统的分析,提出了采用比例控制的电液转向控制系统。系统利用比例阀控液压缸作为转向动力机构,通过在转向轴与转向液压缸上加设传感器,获取比例阀的控制信号,利用电液比例阀对双出杆液压缸进行位置控制,进而通过控制液压缸的位移来实现机器的转向控制。本文依据Ackerman理论转向特性,利用SolidWorks软件对转向机构进行了优化和运动模拟,在转向过程中保证两侧转向轮的转角关系。并对转向系统进行了PID控制仿真研究和实验验证。结果表明,在低频率、小位移输入信号下,缸位移能与输入信号保持良好的跟踪,具有较好的控制性能。通过液压缸位移与转向轮转角的转化,得到的实际转向特性曲线与理论转向特性曲线一致,满足设计要求。
【关键词】：
【学位授予单位】：燕山大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2008【分类号】：U463.4【目录】：
ABSTRACT6-11
第1章 绪论11-23
1.1 课题研究的背景和意义11-12
1.2 转向系统的类型及其各自优缺点12-19
1.3 电液比例技术的发展及现状19-21
1.4 本课题的主要研究内容21-23
1.4.1 课题研究的目的21
1.4.2 课题研究的主要内容及要解决的关键问题21
1.4.3 研究方法和技术路线21-23
第2章 电液转向系统的结构设计23-48
2.1 电液转向系统的设计思想23-25
2.1.1 转向系统的设计要求23-24
2.1.2 电液转向系统的原理介绍24-25
2.2 电液转向系统的结构介绍25-43
2.2.1 总体结构设计25-26
2.2.2 转向梯形机构的优化设计26-38
2.2.3 转向机构的力学特性38-40
2.2.4 转向动力缸的设计40-42
2.2.5 转向机构中连杆的设计42-43
2.3 转向机构的运动模拟43-45
2.4 转角传感器与位移传感器的选择45-47
2.4.1 传感器的选用原则45-47
2.4.2 电液转向系统中传感器的选择47
2.5 本章小结47-48
第3章 电液转向系统的控制系统设计48-56
3.1 电液转向位置控制系统的基本组成48
3.2 电液转向系统的数学模型48-51
3.3 控制系统的设计51-55
3.3.1 控制系统硬件设计52
3.3.2 电液转向系统的控制策略52-53
3.3.3 控制系统软件设计53-55
3.4 本章小结55-56
第4章 PID 控制原理及转向系统的仿真56-75
4.1 PID 控制原理56-60
4.1.1 模拟PID 控制器56-58
4.1.2 数字PID 控制器58-60
4.2 PID 控制器参数的整定方法60-61
4.3 电液转向位置控制系统的PID 控制仿真61-74
4.3.1 数字仿真技术概述61-62
4.3.2 电液转向系统仿真的内容与目的62-63
4.3.3 电液转向系统的仿真模型63
4.3.4 电液转向系统仿真结果及分析63-74
4.4 本章小结74-75
第5章 电液转向系统的实验研究75-92
5.1 实验总体方案的介绍75
5.2 实验系统介绍及实验步骤75-82
5.2.1 液压系统76
5.2.2 计算机控制系统76-77
5.2.3 实验步骤77-82
5.3 实验结果与分析82-91
5.3.1 电液转向系统的动态响应性能82-87
5.3.2 系统调定压力的变化对转向系统的影响87-88
5.3.3 仿真结果与实验结果的比较与分析88-90
5.3.4 实际转向特性曲线与理论转向特性曲线的比较90-91
5.4 本章小结91-92
参考文献94-98
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果98-99
致谢99-100
作者简介100
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