外文翻译--挖掘机臂液压系统的模型化参量估计

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1、PDF外文：http:/             出自：中南大学学报（英文版） 2008年第 15卷第 3期 382 386页   何清华，赫鹏，张大庆   摘  要  首先介绍了液压挖掘机的一个改装的电动液压的比例系统。根据负载独立流量分配（  LUDV ）系统的原则和特点，以动臂液压系统为例并忽略液压缸中的油大量泄漏，建立一个力平衡方程和一个液压缸的连续性方程。基于电动液压的比例阀门的流体运动方程，测试的分析穿过阀门的压力的不同。结果显示压力的差异并不会改变负载，此时负载接近 2.

2、0MPa。然后假设穿过阀门的液压油与 阀芯的位移成正比并且不受负载影响，提出了一个电液控制系统的简化模型。同时通过分析结构和承重的动臂装置，并将机械臂的力矩等效方程与旋转法、参数估计估计法结合起来建立了液压缸以等质量等为参数的受力平衡参数方程。最后用阶跃电流控制电液比例阀来测试动臂液压缸中液压油的阶跃响应。根据实验曲线，阀门的流量增益系数被确定为2.82510-4m3/(sA)，并验证了该模型。    关键词 ： 挖掘机，电液比例系统，负载独立流量分配（  LUDV ）系统，建模，参数估计       1 引言  由于液压挖

3、掘机具有高效率、多功能的优点 ，所以被广泛应用于矿山，道路建设，民事和军事建设，危险废物清理领域。液压挖掘机在施工机械领域中也发挥了重要作用。目前，机电一体化和自动化已成为施工机械发展的最新趋势。因此，自动挖掘机在许多国家逐渐变得普遍并被认为重点。挖掘机可以用许多控制方法自动地控制操作器。  每种使用方法，研究员必须知道操作器结构和液压机构的动态和静态特征。即确切的数学模型有利于控制器的设计。然而，来自外部的干扰使得机械结构模型和各种非线性液压制动器的时变参数很难确定。关于挖掘机时滞控制的研究已经有人在研究了。 NGUYEN 利用模糊的滑动方 式和阻抗来控制挖掘机动臂的运动， SHA

4、HRAM等采取了阻抗对挖掘机远距传物的控制。液压机构非线性模型已经由研究员开发出来了。  然而，复杂和昂贵的设计控制器限制了它的应用。在本文，根据提出的模型，根据工程学和受力平衡，挖掘机臂液压机构模型简化为连续均衡的液压缸和流动均衡的电液比例阀；同时，确定了模型的参量的估计方法和等式。  2 挖掘机机械臂概述       液压挖掘机的挖掘研究结果如图 1。在图中， Fc 表示液压缸，动臂的重力，斗杆，铲斗的重力等在 B 点合力，其方向是沿着液压缸 AB 方向 ；  Fc 可分解成 Fc1 和 Fc2 ，他们的方向分别为垂直于和平行于

5、O1B ，加速度 ac 的方向与 Fc 是相同的，并且 ac也可以分解成 ac1 和 ac2； G1 ，  G2 和 G3 分别是动臂，斗杆和铲斗的重心 ； m1， m2，m3 是它们各自的质量且能通过实验给定（ m1=868.136kg， m2=357.115kg and m3=210.736kg） ；  Ol， O2 和 O3 是铰接点 ； G1， G2和  G3分别是 G1 ，  G2 和 G3 在X 轴上的投影。  挖掘机的臂被认为是一个三个自由度的的机械手（三个 测斜仪 分别装在动臂，斗杆和铲斗上）。在跟踪控制实验中，其目标轨迹是根据

6、挖掘机机械手运动学方程确定的。然后，动臂，斗杆和铲斗的动作有操作员控制。为了适应自动控制，普通液压控制挖掘机应改造电动液压控制挖掘机。  基于 SW E-85 型原有的液压系统，把先导液压控制系统更换为先导电液控制系统。新改进的液压系统如图 2 所示。在这 系统中，因为动臂，斗杆和铲斗具有相同的特点，将动臂的液压系统作为一个例子。在先导电液控制系统中，先导电液比例阀是在原始的 SX-l4 主要阀门基础上增加比例泄压阀衍生出的并且用电子手柄替代液压手柄。  挖掘机的改装系统仍是具有良好的可控性的 LUDV 系统（图 3 ）。在图 3 中  ，  y是可移动的活塞的位移； Q1 和  Q2 分别代表流进和流出液压缸的流量； pl， p2， ps 和pr 分别表示汽缸的有杆腔和无杆腔，系统和回油路的压力； A1 和  A2 分别表示汽缸的有杆腔和无杆腔的面积； xv 代表阀芯的位移； m 代表加载的负载；    图 1 挖掘机工作装示意图    图 2 挖掘机液压系统示意图