Адаптивное управление рабочими процессами землеройно-транспортных машин

• Автор: Мещеряков, Виталий Александрович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 304 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Анализ работ по моделированию динамики
рабочих процессов ЗТМ
1.2. Анализ работ по управлению рабочими процессами ЗТМ
1.3. Обзор методов адаптивного и интеллектуального управления
1.4. Выводы по обзору. Цель и задачи исследований
2. МЕТОДИКА АНАЛИТИКО-ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ЗТМ
2.1. Структура модели рабочих процессов ЗТМ
2.2. Модели формирования силы сопротивления
на рабочем органе ЗТМ
2.2.1. Конечно-элементная модель процесса резания грунта рабочим органом ЗТМ
2.2.2. Статистический подход к моделированию силы сопротивления на рабочем органе ЗТМ
2.3. Математическое моделирование возмущающих воздействий от случайного микропрофиля грунтовой поверхности
2.3.1. Дискретная передаточная функция формирующего фильтра
2.3.2. Непрерывная передаточная функция формирующего фильтра
2.3.3. Моделирование возмущений при переменной скорости ЗТМ
2.4. Моделирование зависимостей между геометрическими параметрами
ЗТМ, координатами рабочего органа и глубиной резания грунта
2.5. Динамическая модель формирования призмы волочения
2.6. Моделирование буксования ЗТМ
2.7. Моделирование силовой установки ЗТМ
2.8. Моделирование привода ЗТМ
2.8.1. Моделирование привода ЗТМ с механической трансмиссией

2.8.2. Моделирование привода ЗТМ с гидромеханической
трансмиссией
2.9. Выводы по главе
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ЗТМ
3.1. Моделирование процесса профилирования поверхности земляного полотна
3.2. Моделирование тяговых режимов автогрейдера
3.3. Выводы по главе
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ЗТМ
4.1. Методика автоматизированного сбора экспериментальных данных
4.1.1. Выбор аппаратных средств
4.1.2. Выбор программного обеспечения
4.1.3. Методика оцифровки экспериментальных данных
4.2. Результаты лабораторных исследований процесса резания грунта рабочим органом ЗТМ
4.3. Результаты экспериментальных исследований рабочего процесса бульдозера
4.3.1. Состав регистрирующего оборудования
4.3.2. Подготовка регистрирующей аппаратуры к работе
4.3.3. Результаты измерений
4.4. Результаты экспериментальных исследований рабочего процесса автогрейдера с модернизированным рабочим оборудованием
4.5. Результаты экспериментальных исследований рабочего процесса автогрейдера с отвалом переменной длины
4.6. Выводы по главе
5. МЕТОДИКА ИДЕНТИФИКАЦИИ И МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ЗТМ НА ОСНОВЕ НЕЙРОСЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
5.1. Структуры нейросетевых моделей рабочих процессов ЗТМ
5.2. Алгоритм адаптивного обучения нейросетевой модели
5.2.1. Реализация рекуррентного метода наименьших квадратов
5.2.2. Вычисление градиента критерия обучения методом динамического обратного распространения ошибки
5.3. Результаты нейросетевого моделирования
рабочих процессов ЗТМ
5.4. Выводы по главе
6. МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМИ ПРОЦЕССАМИ ЗТМ
6.1. Структура адаптивного управляющего устройства
6.2. Алгоритм функционирования адаптивного
нейросетевого регулятора
6.3. Адаптивное нейросетевое управление тяговой мощностью
6.4. Оценка экономического эффекта
6.5. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ЗТМ подвержена случайным возмущающим воздействиям от грунтовых условий, среди которых выделены случайные изменения координат необработанной грунтовой поверхности /, а также нормированные флюктуации силы сопротивления на рабочем органе Рф, вызванные неоднородностью грунта. Возмущения / вызывают
нежелательные вертикальные перемещения рабочего органа, что сказывается как на координатах у, так и на изменении глубины резания грунта к. Зависимости положения отвала и глубины резания грунта от возмущений / отражают сложные связи между геометрическими параметрами ЗТМ в пространстве. В настоящей работе предлагается модель этих зависимостей.
Стохастический характер нагрузок на рабочем органе обусловлен случайным изменением глубины резания грунта и неоднородностью свойств грунта. На конечно-элементной модели грунтового массива исследован процесс резания грунта рабочим органом ЗТМ, а также разработана математическая модель формирования случайной силы сопротивления на рабочем органе Р.
Скорость ЗТМ V зависит от силы Р, а также от свойств движителей, трансмиссии и силовой установки. В свою очередь, параметры возмущений, перемещение рабочего органа и формирование нагрузок зависят от скорости V. Модели привода ЗТМ и взаимодействия движителя с грунтом включают в себя модели двигателя, механической и гидромеханической трансмиссии, а также буксования.
Регулятор САУ в зависимости от целей, алгоритма управления и поступающих данных от ЗТМ как объекта управления вырабатывает электрические сигналы с, поступающие на электрогидравлические распределители в составе гидропривода рабочего органа. Подъем или заглубление отвала выполняется либо с целью управления тяговым