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為了進(jìn)一步證實(shí)該P(yáng)ID控制方法的有效性，需要進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。本章將根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的挖掘機(jī)實(shí)驗(yàn)臺，通過變載荷挖掘的形式進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，觀察不同控制參數(shù)下挖掘軌跡的變化情況。41液壓挖掘機(jī)工裝軌跡控制系統(tǒng)搭建在進(jìn)行挖掘機(jī)軌跡控制實(shí)驗(yàn)之前，要將控制系統(tǒng)各部件之間建立聯(lián)系，使光電編碼器采集到的脈沖數(shù)能夠通過鑒相及抗干擾電路，而后能夠進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡，通過模數(shù)變換，進(jìn)行相關(guān)控制算法分析后，能將控制輸出量輸入到比例控制器中，并由比例控制器控制電液比例閥的閥芯開度，進(jìn)而控制工作裝置的角度變化，形成一個(gè)閉環(huán)反饋控制回路。
獨(dú)采用定景齒輪泵一液壓缸系統(tǒng)，齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單緊湊，轉(zhuǎn)速高，白吸性能好，對油液污染也一i敏感：利用電液單li插裝閥使系統(tǒng)具有4種功能：升降鉆具，加壓下降，在鉆具白重作用下快速進(jìn)給和慢速進(jìn)給；其速度可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定；利用單向插裝調(diào)速閥調(diào)整兩液壓缸使之同步動(dòng)作，避免造成水龍頭提梁傾斜；并聯(lián)壓力閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，同時(shí)也是溢流閥；可以使齒輪泵卸載問歇Ii作，提高功效（起重進(jìn)給系統(tǒng)原理圖如圖3所示）。a)YVI吸合，主溢流閥1的控制汕U接背爪閥，當(dāng)壓力丁f高超過背爪閥設(shè)定壓力(14MPa)時(shí)，主閥l將丌啟溢流卸載。b)YV2吸合，其主閥控制汕U接油箱，主閥開啟過流：YV3斷丌，乓主閥控制油u接高壓汕，土閥閉合，同時(shí)單向插裝閥4丌啟，液壓缸有桿腔接汕箱；閥5關(guān)閉。
此外，由于液壓挖掘機(jī)整機(jī)都是鋼結(jié)構(gòu)，自重較大，挖掘過程中對挖掘機(jī)整體的受力、能耗分部都存在一定的髟響，由此，傳統(tǒng)的靜力學(xué)分析已經(jīng)不能滿足挖掘機(jī)設(shè)計(jì)精度的需要，很可能造成挖掘機(jī)的出現(xiàn)故障或者出現(xiàn)材料浪費(fèi)的情況，因此有必要對挖掘機(jī)的工作裝置進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，從而為進(jìn)一步校核其工作裝置各部件的強(qiáng)度和剛度做準(zhǔn)備，并在此基礎(chǔ)上更好的實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的軌跡控制系統(tǒng)。近年來，機(jī)器人學(xué)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能等相關(guān)學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展為挖掘機(jī)的自動(dòng)化、智能化研究展現(xiàn)了廣闊的前景。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種三維軟件、動(dòng)力學(xué)仿真軟件、控制系統(tǒng)軟件也趨于完善，基于這些分析軟件，可以在挖掘機(jī)設(shè)計(jì)之前，先建立其虛擬樣機(jī)，進(jìn)行相關(guān)動(dòng)力學(xué)、有限元分析計(jì)算，進(jìn)一步獲得更加合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，再與MATLAB中的Simulink進(jìn)行對接，以實(shí)現(xiàn)對挖掘機(jī)三維模型的直接控制，達(dá)到機(jī)電一體化聯(lián)合應(yīng)用5。
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進(jìn)給I兀I路一般肯：肖流進(jìn)給，壓力P衡進(jìn)給和調(diào)壓進(jìn)給3種力式。調(diào)壓進(jìn)給IIII路能夠調(diào)：肖鉆頭的壓力，但在減壓鉆進(jìn)時(shí)，系統(tǒng)損失較人，且1i能控制進(jìn)給速度：壓力平衡進(jìn)給|nl路的背壓造成系統(tǒng)壓力損失和發(fā)熱：節(jié)流調(diào)速進(jìn)給I丌I路川+控制進(jìn)給速度快慢，nl汕背爪的存在叮使進(jìn)給速度更加穩(wěn)定，使鉆速對鉆爪的波動(dòng)的影響較小，從而減少了對鉆頭{=U削刃上的動(dòng)載作用，延長鉆頭壽命。KP3500鉆機(jī)采用兀l汕路節(jié)流調(diào)速進(jìn)給系統(tǒng)，為了減少功率損失和汕液發(fā)熱，可使系統(tǒng)依靠鉆具及配重的重景無泵減壓鉆進(jìn)。32液壓系統(tǒng)的確定由于土機(jī)系統(tǒng)在變景過程中液門i汕易發(fā)熱，且恒功率變量泵要求的過濾精度也比齒輪泵高。所以，起重迸給系統(tǒng)單。
基于以上分析，本課題采用將動(dòng)力學(xué)模型與控制方法相結(jié)合的方式進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的智能化。13本課題主要研究內(nèi)容本文主要是在基于虛擬樣機(jī)技術(shù)理論、機(jī)械動(dòng)力學(xué)理論以及液壓挖掘機(jī)相關(guān)設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上，對液壓挖掘機(jī)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模及分析，進(jìn)而建壺挖掘機(jī)的虛擬樣機(jī)模型，將其與MATLAB/Simulink連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，進(jìn)而對挖掘機(jī)模型進(jìn)行仿真控制，得到挖掘機(jī)鏟斗斗尖精確控制曲線，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。綜上所述，本課題的主要研究內(nèi)容有：(1)液壓挖掘機(jī)工作裝置的動(dòng)力學(xué)分析與仿真。首先依據(jù)多體動(dòng)力學(xué)研究方法KaneHuston方法，對挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，推導(dǎo)計(jì)算出挖掘機(jī)工作裝置各力矩與相應(yīng)轉(zhuǎn)角之間的動(dòng)力學(xué)方程，之后在Pro/E中建立挖掘機(jī)三維虛擬樣機(jī)，并在ADAMS中進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，在此期間，還要進(jìn)行挖掘機(jī)工作裝置逆問題的對比分析，以驗(yàn)證理論模型與虛擬樣機(jī)的正確性。
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