基于Matlab的装载机全液压行走控制系统的设计与优化.pdfVIP

第27卷第3期 机械设计 V01．27No．3 201 0年3月 OFMACHINEDESIGN Mar．20lO JOURNAL 基于Matlab的装载机 全液压行走控制系统的设计与优化’ 章韬韬1，陈明2，陈海明1 (I．同济大学机械工程学院，上海201804；2．同济大学中德工程学院，上海201804) 摘要：为更好地控制装载机全液压行走机构。设计了一套基于DSP的电液控制系统。为方便分析将系统分成两部 分：阀控液压缸部分和泵控马达部分。根据实际设计需要选取元件，建立了阀控液压缸Matlab仿真模型，计算了传递函 数。再将这部分作为一个单元加入整个系统的仿真模型。由于控制系统的功能均通过对液压马达转速的控制来实现， 因此可通过马达的动态响应特性确定控制系统参数。利用Bode图计算控制系统的幅值裕度和相位裕度，再根据稳定性 要求用Bode图计算控制参数，最后通过Simulink仿真验证和优化控制参数。 关键词：MA7ILAB；全液压；控制系统；DSP 中圈分类号：THl37．1文献标识码：A 文章编号：100l一2354(2010)03—0058—04 液压传动具有质量轻、结构紧凑、自动适应性好、 工作装置的剧烈变化、波动大的非平稳随机负荷。控 操纵简便、运转平稳等优点，能很好地满足工程机械作 制系统不仅要适应这种载荷特点，使车辆各部分性能 业时牵引力和车速变化急剧、频繁、变化范围大等苛刻 得以充分发挥、整个系统达到匹配，还要以提高系统的 条件…。近十多年来，全液压驱动系统逐步在牵引型 效率和生产率为控制目的。因此确定牵引型全液压车 履带式车辆上应用，如装载机、平地机、推土机等都在 辆行驶驱动液压系统控制方式为电液控制，采用DSP 大量采用全液压传动，并以迅猛之势快速发展。随着 作为数字控制器的核心元件旧J，即变量泵和变量马达 电子技术、传感器技术、计算机技术和自动控制技术等 均采用电液比例控制方式，其控制原理如图l所示。 的广泛应用和机、电、液一体化的有机结合，现代工程 为了满足工程机械各种工况的需要，控制系统必 机械正在进行操纵和控制的革命，并且在舒适性、安全 须具备行驶操纵、行驶纠偏、原地转向、极限载荷等功 性、可靠性、操作性得到了很大提升。 能，其中行驶操作主要包括：制动、前进后退、转向、倒 行走机械的液压伺服控制系统设计是一个反复调 车。车辆行驶驱动系统传动方案如图2所示，可以看 整的过程。一些控制参数需要通过实验获取。以全液 出控制系统的各种功能最终是通过对液压马达的转速 压装载机为例，在确定控制方案的基础上，利用Matlab控制来实现的。 对液压系统进行分析和参数优化，为液压伺服系统的 两侧马达的转速决定了车辆的工作状态。系统通 设计提供一定的参考。 过速度传感器不断地检测马达的转速情况，以实现对 车辆的实时控制。因此，控制系统的动态特性直接影 1 基于DSP的装载机控制系统设计 响着车辆能否正常工作。根据实际需要的载荷等工 况，选取马达、泵、发动机等元器件，组建液压系统回 装载机属牵引型车辆，其行驶驱动系统全部承受 路。下面利用Matlab对系统的动态特性进行分析。 withthreelocation andthreeazimuthcoordinatesofthe chanical movementswere coordinates