基于功率匹配的液压挖掘机节能技术研究

【摘要】： 挖掘机是一种重要的工程机械,它广泛应用于道路工程、水利建设、矿山采掘等各项土石方施工中。如何提高其功率利用率一直是科技人员研究的热点和方向。挖掘机节能效果的好坏直接影响了设备使用的经济性和工作可靠性。本文结合WLY80液压挖掘机的研制项目,针对液压挖掘机发动机与液压系统、液压系统与负载之间的功率匹配控制系统,主要从以下几个方面进行了分析、研究: 1)首先介绍了课题提出的意义,综述了液压挖掘机的发展过程以及节能控制系统的发展趋势。分析了目前国产挖掘机在节能技术方面与发达国家之间的差距。提出本文要解决的问题。 2)论文在对挖掘机液压系统分析的基础上,综述目前液压挖掘机主要的功率损失形式;详细分析、介绍了挖掘机目前典型的液压节能技术,并进行分析比较,找出更加有效的节能控制方案。 3)结合WLY80液压挖掘机的设计,构建节能型液压系统,对该机的功率匹配加以理论计算。在对柴油机特性、变量泵特性分析的基础上,建立了发动机数学模型、油门调节模型、变量泵数学模型;根据挖掘机的工作特点,确立了发动机—泵—负载的功率匹配策略,并详细介绍了控制方法及控制过程。 4)在分析常规PID控制、模糊PID控制和神经元PID控制特点的基础上,根据挖掘机工况非线性、延迟性等特点,充分利用模糊控制的快速收敛性和鲁棒性强的特点以及神经元的自适应性,建立了模糊神经元PID控制的油门控制器、单神经元PID控制的变量泵控制器模型,推导控制计算方法,并对计算方法的收敛性和稳定性加以分析,最后通过MATLAB软件对系统模型进行仿真。对仿真结果进行对比分析。 通过理论仿真分析表明:论文模型建立正确,提出的柴油机与液压泵功率匹配方法合理、可行;控制功能能够满足挖掘机性能要求;文中采用的油门控制算法和泵控制算法弥补了常规PID算法的不足,满足挖掘机实时控制的要求。文中提出的节能控制方案具有良好的节能效果,为后续的产品开发提供了一定的理论基础。