挖掘機(jī)臂液壓系統(tǒng)的模型化參量估計-外文翻譯

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1、挖掘機(jī)臂液壓系統(tǒng)的模型化參量估計何清華，赫鵬，張大慶摘要首先介紹了液壓挖掘機(jī)的一個改裝的電動液壓的比例系統(tǒng)。根據(jù)負(fù)載獨(dú)立流量分配（LUDV）系統(tǒng)的原則和特點(diǎn)，以動臂液壓系統(tǒng)為例并忽略液壓缸中的油大量泄漏，建立一個力平衡方程和一個液壓缸的連續(xù)性方程?；陔妱右簤旱谋壤y門的流體運(yùn)動方程，測試的分析穿過閥門的壓力的不同。結(jié)果顯示壓力的差異并不會改變負(fù)載，此時負(fù)載接近2.0MPao然后假設(shè)穿過閥門的液壓油與閥芯的位移成正比并且不受負(fù)載影響，提出了一個電液控制系統(tǒng)的簡化模型。同時通過分析結(jié)構(gòu)和承重的動臂裝置，并將機(jī)械臂的力矩等效方

2、程與旋轉(zhuǎn)法、參數(shù)估計估計法結(jié)合起來建立了液壓缸以等質(zhì)量等為參數(shù)的受力平衡參數(shù)方程。最后用階躍電流控制電液比例閥來測試動臂液壓缸中液壓油的階躍響應(yīng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)曲線，閥門的流量增益系數(shù)被確定為2.825xl0-4m3/（s-A）,并驗(yàn)證了該模型。關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)，電液比例系統(tǒng)，負(fù)載獨(dú)立流量分配（LUDV）系統(tǒng)，建模，參數(shù)估計1引言由于液壓挖掘機(jī)具有高效率、多功能的優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于礦山，道路建設(shè)，民事和軍事建設(shè)，危險廢物清理領(lǐng)域。液壓挖掘機(jī)在施工機(jī)械領(lǐng)域中也發(fā)揮了重要作用。目前，機(jī)電一體化和自動化已成為施工機(jī)械發(fā)展的最新趨勢。

3、因此，自動挖掘機(jī)在許多國家逐漸變得普遍并被認(rèn)為重點(diǎn)。挖掘機(jī)可以用許多控制方法自動地控制操作器。每種使用方法，研究員必須知道操作器結(jié)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)的動態(tài)和靜態(tài)特征。即確切的數(shù)學(xué)模型有利于控制器的設(shè)計。然而，來自外部的干擾使得機(jī)械結(jié)構(gòu)模型和各種非線性液壓制動器的時變參數(shù)很難確定。關(guān)于挖掘機(jī)時滯控制的研究已經(jīng)有人在研究ToNGUYEN利用模糊的滑動方式和阻抗來控制挖掘機(jī)動臂的運(yùn)動，SHAHRAM等采取了阻抗對挖掘機(jī)遠(yuǎn)距傳物的控制。液壓機(jī)構(gòu)非線性模型已經(jīng)由研究員開發(fā)岀來了。然而，復(fù)雜和昂貴的設(shè)計控制器限制了它的應(yīng)用。在本文，根據(jù)提岀

4、的模型，根據(jù)工程學(xué)和受力平衡，挖掘機(jī)臂液壓機(jī)構(gòu)模型簡化為連續(xù)均衡的液壓缸和流動均衡的電液比例閥；同時，確定了模型的參量的估計方法和等式。2挖掘機(jī)機(jī)械臂概述液壓挖掘機(jī)的挖掘研究結(jié)果如圖1。在圖中，F(xiàn)c表示液壓缸，動臂的垂力，斗桿，鏟斗的重力等在B點(diǎn)合力，其方向是沿著液壓缸AB方向；Fc可分解成Fci和Fc2，他們的方向分別為垂直于和平行于OB,加速度去的方向與凡是相同的，并且比也可以分解成比1和ac2；Gi,G2和G3分別是動臂，斗桿和鏟斗的重心；mi，m2,m3是它們各自的質(zhì)量￡L能通過實(shí)驗(yàn)給定（mi=868.136kg,

5、m2=357.115kgandm3=210.736kg）；Oi，02和O3是較接點(diǎn)；G/,G2'和G3‘分別是G],G2和G3在X軸上的投影。挖掘機(jī)的臂被認(rèn)為是一個三個自由度的的機(jī)械手（三個測斜儀分別裝在動臂，斗桿和鏟斗上）。在跟蹤控制實(shí)驗(yàn)中，其目標(biāo)軌跡是根據(jù)挖掘機(jī)機(jī)械手運(yùn)動學(xué)方程確定的。然后，動臂，斗桿和鏟斗的動作有操作員控制。為了適應(yīng)自動控制，普通液壓控制挖掘機(jī)應(yīng)改造電動液壓控制挖掘機(jī)?；赟WE-85型原有的液壓系統(tǒng)，把先導(dǎo)液壓控制系統(tǒng)更換為先導(dǎo)電液控制系統(tǒng)。新改進(jìn)的液壓系統(tǒng)如圖2所示。在這系統(tǒng)中，因?yàn)閯颖?，斗桿和鏟

6、斗具有相同的特點(diǎn)，將動臂的液壓系統(tǒng)作為一個例子。在先導(dǎo)電液控制系統(tǒng)中，先導(dǎo)電液比例閥是在原始的SX-14主要閥門基礎(chǔ)上增加比例泄壓閥衍生出的并且用電子手柄替代液壓手柄。挖掘機(jī)的改裝系統(tǒng)仍是具有良好的可控性的LUDV系統(tǒng)（圖3）o在圖3中，y是可移動的活塞的位移；Q1和Q2分別代表流進(jìn)和流出液壓缸的流量；Pl，P2,Ps和p「分別表示汽缸的有桿腔和無桿腔，系統(tǒng)和回油路的壓力；A］和A2分別表示汽缸的有桿腔和無桿腔的面積；Xv代表閥芯的位移；m代表加載的負(fù)載；圖1挖掘機(jī)工作裝示意圖I安個閥

7、安住閥2護(hù)1I?圖2挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)示

8、意圖3模型的電液比例系統(tǒng)3.1電動液壓的比例閥門動力學(xué)特性在本文中，電液比例閥包括比例減壓閥和SX-14主要閥.傳遞功能從輸入液流的閥芯位移可如下：X/s)/Iv(s)=K

9、/(l+bs)⑴其中&是xv的拉普拉斯變換值,單位為m；Ki是電液比例閥獲得的液流,單位為m/A；b是一階系統(tǒng)的時間常數(shù)，單位為s；Iv=I(t)-Id,I(t)和Id分別表示比例閥門的控制潮流和克服靜帶的各自潮流，單位為A。3.2電動液壓的比例閥門的流體運(yùn)動方程在木文中，實(shí)驗(yàn)性機(jī)器人挖掘機(jī)采取了LUDV系統(tǒng)。根據(jù)LUDV系統(tǒng)的理論，可以得到流體運(yùn)動方

10、程：其中△〃是負(fù)荷傳感閥門的壓力差，單位為MPa；Cd是徑流系數(shù),單位為m5/(N-s)；w是管口的面積梯度，單位為/m；p是油密度，單位為kg/m3；Apl和△/垃分別為二個管口壓力，單位為MPa；當(dāng)挖掘機(jī)流程沒有飽和時，△〃是一兒乎恒定。在本文中，其值由實(shí)驗(yàn)測試得到。在圖4中，ps,pt和△〃分別表