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島嘲真將24小節(jié)中得到的液壓挖掘機虛擬樣機工作裝置按直線挖掘時的理論轉(zhuǎn)角曲線在MATLAB中擬合，可以得到在給定軌跡的條件下動臂轉(zhuǎn)角和斗桿轉(zhuǎn)角的變化函數(shù)。分別將其導入到MATLAB/Simulink中的控制模型輸入的DB1和DGI中，其控制模型如圖36所示。DB輸出為動臂轉(zhuǎn)角，反饋到前向通道，與理論輸入作哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文Imax線圈輸入電流最大值(A)。實驗室現(xiàn)有的液壓挖掘機實驗臺上應用的是2FRE6A20B/IOQM型二通比例調(diào)速閥，其時間系數(shù)f005，額定流量為25Umin，電磁線圈最大輸入電流為1放大器傳遞函數(shù)的求取可以近似看成比例環(huán)節(jié)，本課題挖掘機實驗臺采用的放大器是VT50IOBS20型電液比例控制器。
例如污染度等級數(shù)碼為18/15的液壓油，表示它在每毫升內(nèi)不小于5pm的顆粒數(shù)在1300～2500之間，不小于I5pⅢ的顆粒數(shù)在160～320之間。2．液壓油污染的危害液壓油液被污染后對液壓傳動系統(tǒng)所造成的主要危害是：2.1固體顆粒和膠狀生成物堵塞過濾器，使液壓泵吸油不暢、運轉(zhuǎn)困難，產(chǎn)生噪聲；堵塞閥類元件的小孔或縫隙，使閥類元件動作失靈；2.2微小固體顆粒會加速有相對滑動零件表而的磨損，使液壓元件不能正常工作；同時，它也會劃傷密封件，使泄漏流量增加；2.3水分和空氣的混入會降低液壓油液的潤滑能力，并加速其氧化變質(zhì)；產(chǎn)生氣蝕，使液壓元件加速損壞；使液壓傳動系統(tǒng)出現(xiàn)振動、爬行等現(xiàn)象。3．工作介質(zhì)污染的控制由于液壓油液被污染的原因比較復雜，液壓傳動系統(tǒng)在工作過程中液壓油液又在不斷地產(chǎn)生污染物，因此，要徹底地防止污染是很困難的。為了延長液壓元件的使用壽命，保證液壓傳動系統(tǒng)的正常工作，應將液壓油液的污染程度控制在一定的范圍內(nèi)。一般常采取如下措施來控制污染：3.1消除殘留物污染：液壓系統(tǒng)組裝前后，必須對零件進行嚴格的清洗。3.2減少外來的污染：為了減少液壓系統(tǒng)的污染源，改善設備的運轉(zhuǎn)環(huán)境，加強粉塵治理，減少工作現(xiàn)場的粉塵。油箱通大氣處要加空氣濾清器，向油箱灌油應通過過濾器，維修拆卸元件應在無塵區(qū)進行。
各個油缸的驅(qū)動方程以STEP函數(shù)來定義44，其定義式為：液壓挖掘機進行工作時，挖掘機工作裝置的空間位置是由工作裝置各缸的工作長度決定的。相應的，長度確定了，工作裝置空間位置也就確定了，相應地鏟斗斗尖的運動軌跡也隨之確定。這樣就可以首先通過給定的運動軌跡計算出液壓挖掘機動臂、斗桿、鏟斗的各轉(zhuǎn)角變化曲線，然后通過各液壓缸轉(zhuǎn)角與其伸縮長度之間的幾何關(guān)系得到各液壓缸的驅(qū)動函數(shù)。本課題所依據(jù)的實驗室挖掘機模型的各液壓缸工作長度如表22所示。挖掘機在進行挖掘作業(yè)的時候，工作裝置液壓缸通常有兩種動作方式，一種是按順序依次動作，另一種是各缸同時伸縮。很顯然，第二種方式充分利用了挖掘機的動力系統(tǒng)，達到了節(jié)能的效果，而且縮短了作業(yè)時間，有效地改善了工作效率。所以第二種動作方式使用比較多45。本文是將虛擬挖掘機三維樣機進行動力學仿真的，基本上是完全模擬挖掘機正常工作時的狀態(tài)，因此采用復合動作方式來驅(qū)動各個液壓缸。對于挖掘機來說，還有一個比較重要的影響因素就是工作時間，在對液壓挖掘機虛擬樣機進行動力學仿真之前，需要對其工作時間加以設定，以滿足仿真的需要，一般來說，挖掘機工作循環(huán)時間可以表示為：根據(jù)小型挖掘機理論作業(yè)時間與實際實驗臺作業(yè)時間，可綜合得出本文所砑究的挖掘機對象的作業(yè)循環(huán)時間，見表23。
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圖421輕載荷下實際挖掘軌跡圖62由該圖可以看出，在挖掘初期存在一定的波動，誤差在80mm以內(nèi)，之后挖掘軌跡達到所規(guī)定的直線軌跡，誤差在14mm以內(nèi)，PID控制效果較好，但是從開始挖掘到符合要求的時間很長。相對比較而言，空載情況下，控制效果最好，誤差最小。輕載情況下次之，重載情況下，控制效果位居最后。實際由挖掘機鏟斗斗尖畫筆所畫出的挖掘軌跡如圖42所示，由于挖掘機實驗模型液壓油路的限制，只能在挖掘機模型的右側(cè)安放畫板，所以所畫軌跡讀圖順序是從左到右，而程序運行圖上與MATLAB導出的實驗軌跡圖是從右到左的順序。由實際軌跡圖42可以看出，挖掘誤差較空載、輕載挖掘變大了很多。而且，實現(xiàn)直線挖掘的時間也變長了。
由此，可以得到動臂驅(qū)動力矩與其轉(zhuǎn)角的關(guān)系為由此開環(huán)傳遞函數(shù)繪制如圖311所示的伯德圖，由圖可得到動臂系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，其中，相位裕度為210，幅值裕度為20ldB，剪切頻率為154rad/s，穿越頻率為262rad/S。圖311動臂系統(tǒng)伯德圖3213挖掘機工作裝置軌跡斗桿系統(tǒng)傳遞函數(shù)的確定類似于動臂系統(tǒng)傳函的求取，可求出斗桿系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文第4章液壓挖掘機工作裝置控制系統(tǒng)實驗研究本文在第二章得到挖掘機工作裝置的動力學方程，獲得了各工作裝置轉(zhuǎn)角與其驅(qū)動力矩之間的關(guān)系，并進行相關(guān)的動力學仿真；第三章建立了液壓挖掘機工作裝置的PID控制系統(tǒng)，并通過聯(lián)合PID仿真與理論PID仿真兩個方面證實了該控制方法的合理性。
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