Автоматизация исполнительных систем гидравлического экскаватора

• Автор: Дуданов, Иван Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 215 с. : ил.

Введение
1. Современное состояние и задачи автоматизации гидропривода строительного экскаватора
1.1. Современное состояние средств и методов автоматического управления экскаваторов с гидроприводом
1.2. Современные требования, предъявляемые к управлению исполнительными системами экскаватора

1.3. Задачи автоматизации исполнительных механизмов экскаватора

Выводы по 1ой главе.

2. Математическое описание строительного гидравлического экскаватора как объекта управления.

2.1. Определение объекта управления.

2.2. Системы координат манипулятора.

2.3. Расчетные схемы исполнительных систем

2.3.1. Расчетная схема и уравнения движения механизма поворота платформы.

2.3.2. Расчетные схемы приводов стрелы, рукояти и ковша
2.3.3. Алгоритмы расчета приведенных масс, момента инерции и передаточных чисел и статических нагрузок исполнительных механизмов
2.4 Исполнительные системы экскаватора как объекгы управления
2.4.1. Динамика гидродвигателей и гидронасоса
2.4.2. Гидропривод поворотной платформы
2.4.3. Гидропривод стрелы, рукояти и ковша.
2.4.4. Модель объекта управления но отношению к возмущению.
2.4.5. Структура многомерного объекта управления.
2.4.6. Оценка вариации параметров объекта управления.
2.5. Динамика совместной работы исполнительных механизмов экскаватора
2.5.1. Поворотная платформа стрела.
2.5.2. Стрела рукоять
2.6. Оценка адекватности разработанных математических моделей
Выводы по 2ой главе.
3. Система автоматического управления гидроприводом строительного экскаватора.
3.1. Требования к системе автоматического управления
3.2. Структурный синтез системы управления
3.2.1. Функциональная схема системы автоматического управления гидравлическим экскаватором.
3.2.2. Синтез струкгуры системы
3.3. Параметрическая оптимизация регуляторов автономных систем
3.3.1. Система программного управления.
3.3.2. Система автоматической стабилизации скорости исполнительных механизмов экскаватора.
3.4. Робастная устойчивость I
3.5. Исследование динамики цифровой системы управления экскаватором.
3.6. Исследование динамики системы управления по отношению к возмущению.
3.7. Динамика совместной работы исполнительных систем экскаватора
3.8. Показатели качества СЛУ ГЭ
3.9. Алгоритмы программной реализации цифровой системы управления.
Выводы по 3ей главе.
4. Экспериментальные исследования объекта и системы автоматического управления
4.1. Вычислительные модели объекта управления
4.1.1. Структура вычислительной модели.
4.1.2. Вычислительные модели электромагнитного золотника и гидронасоса
4.1.3. Вычислительные модели механических частей приводов экскаватора
4.1.4. Вычислительная модель блока формирования межканальных связей ВМС.
4.2. Методика экспериментального определения динамических характеристик сепаратных каналов объекта управления.
4.3. Моделирование системы автоматического управления
4.4. Экспериментальная установка.
4.4.1. Описание установки
4.4.2. Методика проведения исследований
4.5. Инженерная методика расчета СЛУ.
4.6. Вариант технической реализации системы автоматического управления исполнительными механизмами экскаватора.
4.6.1. Электромагнитный распределитель для автоматического управления.
4.6.2. Выбор датчиков угла поворота и предложения по их установке
4.6.3. Выбор конструкции задающего устройства
4.6.4. Устройство управления электромагнитным гидрораспределителем.
4.6.5. Цифровой широтноимпульсный модулятор.
4.6.6. Программируемый логический контроллер и сопутствующие устройства
4.7. Техникоэкономический расчет
Выводы по 4ой главе.
Заключение.
Библиографический список.
Приложение.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Разработана методика инженерного проектирования систем автоматического управления исполнительными механизмами гидравлического экскаватора, которая использована при проектировании варианта технической реализации системы. В нем используется электромагнитный гидрораспределитель 1Ш. ДУА0. Показано, что техникоэкономический результат от внедрения составляет 0 рубгод. Глава 1. АВТОМАТИЗАЦИИ ГИДРОПРИВОДА СТРОИТЕЛЬНОГО ЭКСКАВАТОРА 1. Классификация систем управления для одноковшовых гидравлических экскаваторов. В рабочем цикле одноковшового экскаватора могут быть выделены две группы операций к первой следует отмести копание и планировку поверхности забоя под заданную отметку, ко второй транспортные операции подъем наполненного ковша из забоя и поворот в сторону разгрузки, разгрузка, возвращение ковша в забой, погрузочноразгрузочные работы, работы со специальным оборудованием и приспособлениями клещи, крановое оборудование, копер, и т. Управление механизмами экскаватора во время цикла осуществляется с помощью специальных систем управления СУ, конструкции которых совершенствуются и развиваются в настоящее время очень быстро. СУ для одноковшовых экскаваторов могут быть разделены на системы ручного управления 2, , , , , и системы автоматизированного или автоматического управления , , , , , , . Системы ручного управления классифицируются по принципу действия и по способу воздействия на гидрораспределитель. По типу используемого регулятора системы делятся на релейные и пропорциональные, по способу воздействия на распределитель на механические воздействие через систему рычагов, гидравлические воздействие через пилотные золотники и электрогидравлические с использованием электромагнитных гидрораспределителей. Наибольшее распространение в гидроприводах одноковшовых экскаваторов получили распределители с механическим и гидравлическим управлением, преимущественно пропорционального типа. В пропорциональных системах ручного управления подача рабочей жидкости через распределитель к гидродвигатслю изменяется пропорционально углу отклонения рукоятки джойстика , , что позволяет, в отличие от релейных систем, работать с различными скоростями исполнительных механизмов машины. Системы автоматического управления для одноковшовых гидравлических экскаваторов САУОГЭ можно разделить в соответствии с назначением на три класса систем . Системы первого класса предназначены для управления механизмами во время операций рабочего цикла СУОЦ. Подразделяя их в соответствии с операциями рис. Системы второго класса предназначены для управления двигателем внутреннего сгорания. Рисунок 1. Системы третьего класса обеспечивают диагностику и защиту привода и рабочего оборудования от нештатных ситуаций. Электрогидравличсские системы управления получили большее распространение в связи с тем, что использование электрических систем в управлении элементами рабочего оборудования существенно упрощает по сравнению с механическими передачу сигналов от датчиков положения рабочих органов к системе управления, увеличивает быстродействие системы управления. По способу формирования задающего сигнала САУ могут быть стабилизирующими, следящими и программного управления. Системы стабилизации применяются в основном в силовом агрегате и насосной установке в виде регулятора частоты вращения дизеля и регулятора мощности насосного агрегата , , . Следящие системы применяются в основном для планировки поверхности забоя под заданную отметку . В них эталонное положение рабочей кромки ковша задается, например, с помощью копирамакета рабочего оборудования, разработанного в ЦНИИОМТП, или выполненного по патенту США4,9,6, а также, например, с помощью приборов задатчиков траектории движения ковша, разработанных в ВНИИстройдормаше с использованием мостовых измерительных схем, или с помощью вычислительных устройств в системах, выполненных по патентам ФРГ. США4,2,7. С применением лазерного луча и фотоприемника становится возможной создание более точных следящих систем глубины поверхности забоя ,. Системы программного управления подразделяются на локальные и глобальные позиционирующие системы .