推土机单手柄转向制动电液比例控制系统的研究

论文摘要

随着科学技术的发展,人们对工程机械的要求愈来愈高,如操纵轻便、安全舒适等。为了改善履带式推土机的操纵性,降低驾驶员的劳动强度,本文设计了推土机的单手柄转向制动控制系统,即将左右转向和制动集中在一根手柄上,通过手柄的转角控制来体现驾驶员的驾驶意图。在不改变推土机原有传动结构的基础上,整个系统采用了先进的电液比例控制技术,将电控的灵活性与液控的简单、方便性结合起来。液压控制部分利用电液比例减压阀对油缸进行压力控制,利用电磁换向阀来选择控制侧,进而通过控制油缸的位移来实现推土机的转向制动;电控部分以PIC16C73B型单片机为核心,由它来进行采样和PWM信号、开关信号的输出控制。设计的硬件电路采用了必要的抗干扰措施,提高了系统的可靠性。根据系统的结构,建立了系统的数学模型,进行了必要的仿真分析,进而提出了整个系统的控制策略,并进行了计算机仿真和实验验证。结果表明,本文采用的控制算法可以改善系统的静、动态特性,能够使油缸位移与手柄输出信号之间保持良好的随动关系。本系统经装机试验,实际控制效果良好,现已无故障运行一年,完全达到了设计研发的目的。该控制系统的原理也可以移植到工程机械其它机种上。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究的目的与意义
• 1.3 国内外发展状况
• 1.3.1 国外发展状况
• 1.3.2 国内发展状况
• 1.3.3 研究课题的任务来源及其主要功能
• 1.3.4 单手柄集中控制的发展趋势
• 1.4 本论文承担的任务
• 1.5 本章小结
• 第二章 推土机单手柄转向制动控制系统总体设计方案
• 2.1 引言
• 2.2 单手柄转向制动电液比例控制系统的设计
• 2.3 单手柄转向制动液控单元的设计方案
• 2.3.1 单手柄转向制动液控系统结构
• 2.3.2 单手柄转向制动液控系统工作原理
• 2.3.3 单手柄转向制动液控系统的组成
• 2.4 单手柄转向制动电控单元的设计方案
• 2.4.1 转向制动操纵手柄
• 2.4.2 控制器
• 2.4.3 位置传感器
• 2.5 本章小结
• 第三章 推土机单手柄转向制动控制系统硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 电液比例减压阀
• 3.2.1 电液比例减压阀的原理
• 3.2.2 电液比例减压阀的静态性能指标
• 3.2.3 电液比例减压阀系统固有频率
• 3.3 电液比例减压阀的电控技术
• 3.3.1 信号处理单元
• 3.3.2 微处理器
• 3.3.3 分频电路的设计
• 3.3.4 光电隔离及功率放大电路的设计
• 3.3.5 手柄信号输入调整电路
• 3.3.6 电源电路
• 3.4 硬件抗干扰设计
• 3.5 控制器外形设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 控制系统模型的建立及特性分析
• 4.1 引言
• 4.2 数学模型
• 4.2.1 油缸活塞杆行程对比例阀阀芯位移及外负载力的传递函数
• 4.2.2 直动式电磁比例减压阀的传递函数
• 4.3 系统特性分析
• 4.3.1 衡量系统特性的控制指标
• 4.3.2 系统稳定性检验
• 4.3.3 系统的阶跃响应
• 4.4 本章小结
• 第五章 控制系统的算法研究
• 5.1 引言
• 5.2 PID 控制器的设计
• 5.2.1 PID 控制调节原理
• 5.2.2 积分分离PID 算法研究
• 5.2.3 积分分离PID 的程序设计
• 5.2.4 PID 参数的整定
• 5.3 本章小结
• 第六章 控制系统的仿真与试验
• 6.1 引言
• 6.2 积分分离PID 控制试验
• 6.3 装机试验
• 6.4 本章小结
• 第七章 论文结论
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢