基于ARM的液压挖掘机电子节能控制系统研究

论文摘要

本论文从国内外液压挖掘机电子节能应用现状出发,设计液压挖掘机电子节能控制系统。将“改进的变结构单神经元自适应PID控制算法”应用于发动机—变量泵的功率匹配控制中,通过仿真表明该算法具有优越性。由于液压挖掘机有单、双变量泵系统,为了将改进的变结构单神经元自适应PID控制算法应用于不同系统,研究了单、双变量泵与发动机功率匹配的控制策略。同时为了解决发动机—变量泵功率匹配环节与变量泵—负载匹配环节之间存在的不协调问题,设计了变量泵—负载匹配系统,依据操作人员手柄位置信号,控制变量泵输出流量按比例分配到各个负载,实现液压挖掘机的发动机—变量泵—负载的功率匹配。嵌入式计算机控制系统是当今单片机控制系统的研究热点之一。将嵌入式系统应用于液压挖掘机的电子节能控制中,选择ARM7系列处理器LPC2294作为这个控制器的核心,对液压挖掘机功率匹配电子节能控制器进行了设计,为液压挖掘机电子节能控制器的研究开发打下了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 液压挖掘机电控节能技术的发展
• 1.2.1 国外电控节能技术的研究状况
• 1.2.2 国内电控节能控制技术的研究状况
• 1.3 本论文主要研究的内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 液压挖掘机电子节能控制系统方案
• 2.1 动力系统
• 2.1.1 柴油机调速特性
• 2.1.2 柴油机万有特性
• 2.1.3 动力模式选择
• 2.2 主泵变量系统
• 2.3 电子节能控制器
• 2.4 油门执行器
• 2.5 测量传感器
• 2.5.1 转速传感器
• 2.5.2 压力传感器
• 2.6 本章小结
• 第三章 液压挖掘机电子节能控制策略及仿真研究
• 3.1 发动机—单变量泵控制策略研究
• 3.1.1 发动机—变量泵功率匹配原理
• 3.1.2 增量式PID控制
• 3.1.3 发动机—单变量泵控制策略
• 3.2 发动机—双变量泵控制策略
• 3.3 变量泵—负载功率匹配研究
• 3.4 发动机—变量泵的模型建立及仿真
• 3.4.1 控制系统传递函数
• 3.4.2 控制系统Matlab仿真
• 3.5 本章小结
• 第四章 液压挖掘机电子节能控制器硬软件设计
• 4.1 节能控制器硬件设计
• 4.1.1 LPC2294处理器特性
• 4.1.2 电源电路
• 4.1.3 复位电路
• 4.1.4 系统时钟电路
• 4.1.5 JTAG接口电路
• 4.1.6 D/A转换电路
• 4.1.7 功放电路
• 4.1.8 双极性电源电路
• 4.1.9 节能控制器硬件PCB板布线
• 4.2 节能控制器软件设计
• 4.2.1 主程序
• 4.2.2 油门位置控制
• 4.2.3 压力检测
• 4.2.4 速度测量
• 4.2.5 单变量泵控制程序图
• 4.2.6 双变量泵控制程序图
• 4.3 本章小结
• 第五章 实验与结果
• 5.1 实验设备
• 5.2 实验方案
• 5.3 实验结果
• 5.4 实验结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况