回填挖掘机操作玉树挖掘机销售挖掘机60

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回填挖掘机操作玉树挖掘机销售挖掘机60小型挖机振动掘削执行机构控制策略

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杨先生：
为实现液压挖掘机振动掘削完成其执行机构(动臂、斗杆和铲斗)的控制。
下面针对Ultronics特的双阀芯结构及其功能特点，提出一种简单的双阀芯控制策略，
完成对动臂、斗杆和铲斗液压缸的控制，为实现振动掘削打下基础。
115^学博士论文 第七章液压挖掘机振动掘削过程智能控制系统设计
7．3．1 Ultronies双阀芯结构
Ultronics控制系统的关键在于其特的职阀芯控制技术．其设计思想是基于
SMISMO(Separate Meter-ln Separate Meter-Out，即节流口输入、输出单控制)控制
策略，如图7—9所示。每片阀有两个阀芯．相当于将一个三位四通阀变成两个三位三
通阀的组合，两个阀芯既可单控制，也可根据控制逻辑进行成对控制，并且两个工作
油口都有压力传感器，每～个阀芯都有位置传感器，通过对传感信号的闭环控制可以分
别对两路液压油的压力或流量进行控制．具有很高的控制精度，通过不同的组合可以得
到许许多多的控制方案，以满足系统的需要。

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杨先生：

1一主闷块2一鞋立控制阀芯3一先导周4高功率激励器5对申弹簧6先导阀甚
7一位置传感器LVDT 8一薄膜压力传感器9嵌八式微电子部件
每个阀芯由一个的先导阀控制，每个先导阀有自己的阀芯动作控制软*件、Can
总线控制器以及Ultronics开发的Asics(特定用途集成电路，用于传感器的信号处理和
供电)。从ECU经Can总线传往先导阀的指令被接收后，先导阀上的内嵌处理器就运行
预存的阀芯动作控制软*件实现设定的机能。多个先导阀间的功能协调是由ECU完成的，
从而实现复杂的系统功能。这种分级控制方式使系统的应用具有非常好的灵活性，同时
易于构建复杂的控制系统。
一方面使得整个系统更加简单，减少了不必要的液压元件；另一方面还提高了系统
的稳定性。同时Ultronics控制系统还具有自动根据负载大小调整系统溢流阀的压力，采博士论文 第七章液压挖掘机振动掘削过程智能控制系统设计
取软*件设置压力补偿，并可通过改变阀芯的不同组合以及运用不同的控制策略，提高系
统的稳定性，减小执行机构的背压，从而使得该系统更加节能、高*效。
由于双阀芯换向两油口控制的灵活性，两油口可分别采取流量控制、压力控制或流
量压力控制，通过不同的搭配可以得到多种不同的控制策略。
"．2节流阀流量控制方法
常规节流元件在进出油口压差不变时，节流元件方能在设定的流量下工作，如果节
流元件出口侧负载发生变化，或是进口压力发生变化，也即节流元件前后压差发生变化，
通过节流元件的流量也将发生变化，这就是人们所说的“负载效应"。在比例方向阀控
制的液压回路中，通过改变其输入电流的大小而改变阀口的大小，从而控制负载的运动
速度，但由于会出现上面说的“负载效应一，负载的速度将会不确定。如果在该回路加
上进口或出口压力补偿阀[34-3fj，使比例方向阀前后压差为常数，则可以保*正负载运动速
度完全由输入电流控制。
节流阀的流量与其前后压差有关，为得到与压差无关的控制流量，通常采用以下四
种方法。
①采用定差减压阀对节流阀前后的压差进行补偿[361。但其流量—压力特性较差，
且会产生很大的瞬时流量超调(一般为调定值的3倍)，使执行器产生很大的速度冲击。
②采用流量一力反馈的流量控制方法[YTI。但该方法的机械结构复杂，校正参数范围一
有限，其控制特性还受电一机械转换器性能的影响。
③采用流量一电反馈的流量控制方法【38】。该方法的控制精度依赖于流量传感器的精
度，且机械结构仍比较复杂，流量传感器的节流还造成了能量的浪费。
④采用数字压力补偿方法【39】。但由于该补偿方法降低了对执行器运动控制时的动
态阻尼比，使其抗干扰能力得以下降。
基于上述四种方法所存在的不足，本文结合Ultronics双阀芯结构，采用一种新的流
量控制方法，即带压差反馈的计算流量控制方法[40l，来实现节流阀的流量控制。
这种方法通过压力传感器和位移传感器将节流阀前后的压差和阀芯的位移检测后
输给控制器，由控制器根据公式Q=泓A√2△P／p计算出通过节流阀的流量矿，与给定
流量q时进行比较，并采用智能非线性PI控制器控制g(aq)构成流量闭环，输出阀芯位
移的给定值王m。其控制框图如图7．10所示。

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杨先生：

图中Z(‘。)——节流阀阀芯位移‘与其给定值而的函数关系；q‰)——节流阀阀口流
量系数，为阀芯位移‘的函数：Aa(而)——节流阀阀口过流面积，为阀芯位移‘的函数；
q——节流阀阀口流量；△P——节流阀阀口压差；p——液压油的密度；
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