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液压挖掘机动力系统的节能控制研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-20 12:12:28
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液压挖掘机动力系统的节能控制研究【摘要】:液压挖掘机是一种大功率设备,其节能性的好坏直接影响了设备使用的经济性和可靠性。本文主要研究挖掘机的节能性,使其动力系统在各个环节上减少功率

【摘要】:液压挖掘机是一种大功率设备,其节能性的好坏直接影响了设备使用的经济性和可靠性。本文主要研究挖掘机的节能性,使其动力系统在各个环节上减少功率损失,最终达到提高系统效率、节约燃油的目的。 本文首先综述了国内外液压挖掘机节能控制的发展现状,并对当前所采用的节能控制方法进行了总结;为进行节能控制研究,建立了基于CAN总线技术的挖掘机电子节能控制系统;然后对挖掘机在不同工况下工作时发动机转速的控制进行了研究,采用转速和油门位置双闭环改进PID控制及负载前馈控制方法,将一个与负载成比例的信号前馈到控制系统的输入端,补偿抑制负载变化对控制输出的影响,使发动机的转速始终保持在某一允许范围内,从而使发动机始终工作在某一指定的工况;针对柴油机经常因特性的变化而导致负载扭矩超载的现象,采取了功率极限控制,既可以防止发动机失速停车,也可以取消功率储备,充分利用柴油机额定功率;最后将发动机、变量泵及负载作为一个动态系统,设计了挖掘机全局功率匹配方案,并提出区间功率匹配控制方法,改变了以往动力系统静态模式设定的缺点,使挖掘机在最佳节能区间内工作。 【关键词】:液压挖掘机 节能控制 转速控制 功率极限控制 区间功率匹配
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TU621
【目录】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-7
  • 第一章 绪论7-15
  • 1.1 课题来源及选题的目的和意义7-8
  • 1.1.1 课题来源7
  • 1.1.2 选题的目的和意义7-8
  • 1.2 国外挖掘机机电一体化节能控制概况8-13
  • 1.3 国内挖掘机节能控制研究及应用现状13-14
  • 1.4 本论文的主要研究内容14-15
  • 第二章 液压挖掘机节能控制系统分析和方案的提出15-25
  • 2.1 动力系统方案设计15-20
  • 2.1.1 复合变量泵控制系统15-16
  • 2.1.2 负载独立流量分配(LUDV)控制系统16-19
  • 2.1.3 柴油机控制方案19-20
  • 2.2 挖掘机测控系统设计20-24
  • 2.1.1 测控系统方案20-21
  • 2.2.2 基于CAN总线技术的挖掘机电子控制系统设计21-24
  • 2.3 本章小结24-25
  • 第三章 液压挖掘机连续工况转速控制研究25-38
  • 3.1 概述25-26
  • 3.2 液压挖掘机转速控制问题26
  • 3.3 系统建模26-29
  • 3.3.1 柴油机模型26-28
  • 3.3.2 油门执行器模型28-29
  • 3.4 转速、油门位置的双闭环改进PID控制29-32
  • 3.5 负载前馈转速控制32-35
  • 3.6 液压挖掘机连续工况转速控制的实现35-37
  • 3.7 本章小节37-38
  • 第四章 液压挖掘机功率极限控制研究38-49
  • 4.1 概述38
  • 4.2 功率极限控制38-39
  • 4.3 主泵的压力感应控制和转速感应控制39-41
  • 4.4 电子泵排量控制41
  • 4.5 变量泵系统模型及控制41-45
  • 4.6 挖掘机功率极限控制的实现45-48
  • 4.7 本章小结48-49
  • 第五章 液压挖掘机全局功率匹配控制研究49-55
  • 5.1 引言49
  • 5.2 全局功率匹配控制方案49-51
  • 5.3 区间功率匹配控制51-54
  • 5.3.1 发动机工作特性51-52
  • 5.3.2 负载所需流量计算52-53
  • 5.3.3 区间功率匹配控制方法53-54
  • 5.4 本章小结54-55
  • 第六章 液压挖掘机节能控制的试验研究55-64
  • 6.1 试验的目的及内容55
  • 6.2 试验台的建立55-59
  • 6.2.1 液压挖掘机55-56
  • 6.2.2 控制平台56-58
  • 6.2.3 控制器软件编程58-59
  • 6.3 试验过程及结果分析59-63
  • 6.4 本章小结63-64
  • 第七章 全文总结与展望64-67
  • 7.1 研究总结64-65
  • 7.2 展望65-67
  • 参考文献67-71
  • 附录: 挖掘机及控制系统主要参数71-73
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果73-74
  • 致谢74


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