为了生成挖掘机系统虚拟仿真平台驱动信号,开发一种基于状态规则的虚拟驾驶员模型。以中型液压挖掘机为平台对其作业过程进行测试分析,构建基于典型作业工况的挖掘机通用操作规则,结合操作经验及执行机构状态特征进行单作业循环任务点设置。建立工作装置线性时不变系统模型和回转机构线性参变模型,建立模型预测控制算法,进一步构建基于任务协调控制器和模型预测控制器的虚拟驾驶员模型,通过任务标识和对最优控制问题的迭代求解,实现执行机构的轨迹跟随。将开发的驾驶员模型与挖掘机系统模型集成进行仿真。研究结果表明:该模型可较好地反映挖掘机实际作业特征,可为挖掘机设计开发及自动化作业提供重要支撑。

由于液压挖掘机回转过程中受到不确定性结构的巨大扰动,给控制带来了巨大的挑战。对此,构建了2自由度μ综合控制的液压挖掘机回转运动控制系统,实现对液压挖掘机的鲁棒性控制。对挖掘机回转系统结构进行分析,并对液压伺服控制系统进行建模。利用PD控制和死区补偿共同构成内环控制系统,考虑系统的不确定结构扰动,采用2自由度μ综合控制法设计鲁棒控制器作为系统模式不确定参数的补充,并对该控制器进行阶跃信号、扰动性能和跟踪信号实验。结果显示:相比于PD控制器,2自由度μ综合控制器的校准时间缩小了57%,稳态调整时间减少了10 s,抗干扰能力增强,运动轨迹跟踪误差减小,稳定性得到提高。说明采用2自由度μ综合控制的液压挖掘机鲁棒控制方法,能够提高对液压挖掘机回转运动的控制性能。

以TX210C型液压挖掘机为研究对象,提出一种不更换铲斗仍能进行正铲、反铲和夹持等工作的多功能铲斗结构设计。通过Pro/E和ADAMS软件建立其虚拟样机模型,并在此基础上对工作装置进行了结构设计以及运动学和动力学仿真分析,最终获得了各铰接点处的受力情况和各液压缸力的变化曲线。结果表明:挖掘机工作中的最大挖掘半径、最大挖掘深度和最大挖掘高度的理论尺寸与实际尺寸差别很小,力的变化与实际工作状况相符,可以实现多功能铲斗正反铲之间的转换以及物料的夹持动作。

随着露天矿山生产效率的提高,为确保生产任务的完成以及设备的完好率,对设备维修提出了更高的要求。分析液压挖掘机行走故障的原因和解决方式,总结维修经验。

喷油泵作为柴油机的心脏,它的性能和可靠性直接影响柴油机的性能,进而影响液压挖掘机的使用性能,如果其出现偶发故障,排查将会变得异常困难。偶发故障一直都是困扰维修人员的难题,本文将以某型号液压挖掘机出现偶发的转速不稳问题,进行分析和排查,为后续类似故障提供排查思路和经验。

由于大多数机器模型没有将液压挖掘机与合适的驱动模型相结合,导致了液压挖掘机的机械效率不高。本文基于模型预测控制和加速双近端梯度法,实现液压挖掘机驱动系统的预测控制,以提高液压挖掘机的机械效率;构建了稳定的液压挖掘机驱动系统,并对驱动系统中的发动机、液压泵和控制阀进行数学建模;对驱动系统动力学进行了预测控制设计,简化了预测控制模型且优化了模型的约束条件,获得了良好的控制性能。对有无模型预测控制器(MPC)的发动机转速进行了仿真实验和对比,并给出MPC下挖掘机驱动系统中操纵杆驱动力、成本函数、先导压力的仿真结果。结果显示:未采用MPC预测控制器时发动机的转速波动达到400 r/min;而采用MPC预测控制器时,驱动系统中发动机与液压泵功率更好地进行了匹配,使发动机转速波动基本稳定在1 600 r/min左右,且波动小于60 r/min,...

采用恒功率柱塞泵作为轮式液压挖掘机的回转驱动动力源,提出了一种负流量控制方案。通过AMESim仿真确定复位弹簧刚度对系统回转控制性能影响,仿真测试和实际测试结果相符,说明仿真分析都是正确的。结果表明:随着复位弹簧刚度的增大,压力峰值时间也更长;随着复位弹簧刚度的增大,压力响应速度出现了变慢。在不同的复位弹簧刚度下获得了基本一致的阀出口流量最大值,但会引起控制阀换向过程形成不同的流量响应速度。增加控制阀开度的过程中形成了更大的流阻压力,压力达到6.23 MPa后达到稳定状态。系统流量响应速度相对压力响应存在一定的滞后性,而流量增大时则没有出现明显的脉动。

从节能角度考虑,通过对液压挖掘机功率匹配的分析,提出了将液压泵的功率曲线设定在发动机的功率曲线之上的功率匹配方法.随着负载压力的变化,主控制器对液压泵的排量进行控制,使液压泵能够完全吸收发动机的功率,保证了发动机始终在设定的转速下运行,实现了发动机功率充分利用和节能的目的.研究了单神经元比例-积分-微分(PID)控制器在节能控制系统上的应用,试验结果表明,文中提出的功率匹配方法可行,单神经元PID控制器能够根据不同的环境和作业工况进行参数自调整,具有自适应的能力.研究结果为进一步研究开发智能化挖掘机提供了依据.

日产EX-200-2型液压挖掘机采用微机控制,具有自动化程度高、复合动作能力强、节能等优点,是一种集成度较高的机电一体化产品。该机采用了高速开关阀控制双联伺服变量柱塞泵,变量系统发生故障时常导致整机工作失常。故障定位和分析比较困难。这里介绍主泵伺服变量系统的原理,以及相关的各种传感器的作用和正常值范围,并提出了变量系统的常见故障模式及排除方法。

挖掘机是一种多用途土石方施工机械，主要用于土石方挖掘、装载作业，还可进行土地平整、修坡、吊装、破碎、拆迁、开沟等作业，在公路、铁路、桥梁、房屋、机场、港口和水利等工程建设施工中得到广泛应用。