發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 16:02

　　 多軸車輛是國防軍事現(xiàn)代化和民用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)所必備的大型工程裝備。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,多軸車輛的市場需求量逐年增加。多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為多軸車輛核心系統(tǒng)之一,其性能直接制約著車輛穩(wěn)定性、靈活性和高效性,現(xiàn)已成為衡量現(xiàn)代化大型輪式車輛研發(fā)水平的重要標(biāo)志。因此,深化多軸轉(zhuǎn)向技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究,提高多軸車輛的轉(zhuǎn)向性能,改善多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的諸多缺陷,持續(xù)推進(jìn)多軸車輛核心技術(shù)的突破意義重大。多軸轉(zhuǎn)向性能的關(guān)鍵在于其驅(qū)動(dòng)性能和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向性能,電液伺服轉(zhuǎn)向因能兼顧大負(fù)載及高精度動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向而備受青睞。然而,現(xiàn)有電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作效率低下問題卻嚴(yán)重限制了其技術(shù)的突破。因此,本文基于電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)理論研究,通過分析轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的效率特性,研究設(shè)計(jì)一種泵閥復(fù)合控制策略,旨在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的節(jié)能高精度控制。首先,基于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)物理模型及基本原理,建立單橋電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效率理論模型�；�于拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程,建立轉(zhuǎn)向機(jī)械結(jié)構(gòu)非線性數(shù)學(xué)模型;構(gòu)建閥控雙轉(zhuǎn)向助力缸液壓控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,并獲得系統(tǒng)重要元件工作壓力之間關(guān)系的數(shù)學(xué)描述;針對系統(tǒng)能耗主體的液壓控制系統(tǒng)效率進(jìn)行理論研究,建立電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效率數(shù)學(xué)模型。其次,基于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效率數(shù)學(xué)模型,分析系統(tǒng)的靜態(tài)效率特性。構(gòu)建單橋電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)靜態(tài)效率模型,分析機(jī)械結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)靜態(tài)效率的影響程度,建立系統(tǒng)靜態(tài)效率簡化模型;分析多工況下系統(tǒng)的靜態(tài)效率,揭示系統(tǒng)的基本效率特性;結(jié)合系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)對靜態(tài)效率的影響分析,明確系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)對效率的影響規(guī)律。然后,基于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)靜態(tài)效率分析結(jié)果,設(shè)計(jì)基于泵閥復(fù)合控制的節(jié)能高精度控制策略。圍繞電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)節(jié)能降耗的核心問題,改進(jìn)現(xiàn)有轉(zhuǎn)向系統(tǒng),設(shè)計(jì)相應(yīng)的節(jié)能控制策略；結(jié)合節(jié)能控制與傳統(tǒng)PID控制策略,提出一種泵閥復(fù)合控制策略,建立系統(tǒng)復(fù)合控制綜合模型;基于遺傳算法整定PID參數(shù),實(shí)現(xiàn)電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的節(jié)能高精度控制。最后,搭建單橋電液伺服轉(zhuǎn)向試驗(yàn)系統(tǒng),驗(yàn)證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效率理論模型的準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)靜態(tài)效率測試方案,結(jié)合MLC控制器和LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),搭建電液伺服轉(zhuǎn)向試驗(yàn)系統(tǒng);對比系統(tǒng)靜態(tài)效率實(shí)測結(jié)果與仿真分析結(jié)果,驗(yàn)證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效率數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性;研究實(shí)際工況下系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)對效率的影響規(guī)律,明確其對效率的影響程度。本文的創(chuàng)新之處在于,建立單橋電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效率理論模型,結(jié)合實(shí)際加載工況分析多工況下系統(tǒng)的靜態(tài)效率,揭示系統(tǒng)的基本效率特性,為系統(tǒng)的節(jié)能高精度控制提供理論指導(dǎo);針對系統(tǒng)效率低下的核心問題,設(shè)計(jì)基于泵閥復(fù)合控制的節(jié)能高精度控制策略,兼顧轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制精度與工作效率,實(shí)現(xiàn)電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的節(jié)能高精度控制。
【學(xué)位單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TJ810.3;U463.4
【部分圖文】：

??電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)建模??對于多軸車輛而言，整車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由相互獨(dú)立的單橋電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成并制了能夠更好的獲得電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本特性及相關(guān)規(guī)律，進(jìn)而指導(dǎo)現(xiàn)有轉(zhuǎn)向系計(jì)與優(yōu)化，建立較為準(zhǔn)確的單橋電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型是十分必要的，下文將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。??．１轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)基本原理??由于多軸車輛的轉(zhuǎn)向阻力矩較大，使得電動(dòng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)難以滿足其轉(zhuǎn)向統(tǒng)液壓式多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雖可提供較大的驅(qū)動(dòng)力，卻不能獲得較高的轉(zhuǎn)向精度；面輛所需要的多軸轉(zhuǎn)向模式，機(jī)液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也難以勝任。而電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)單橋獨(dú)立控制，控制效果優(yōu)秀，并能夠結(jié)合先進(jìn)的控制算法，獲得極高的模速度與轉(zhuǎn)向精度，使得其備受多軸車輛的青睞。如圖２－１所示為單橋電液伺服轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)圖。??

可以通過對后橋中某一軸的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行針對性的分析，進(jìn)而即可更容易的獲得整??個(gè)多軸車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本特性。??從圖２－１中可知，電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由輪胎、輪穀、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、橫向拉??桿、車橋、轉(zhuǎn)向助力缸組成。因?yàn)檩喬ズ洼嗇灩踢B，輪轂和轉(zhuǎn)向節(jié)固連，轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向節(jié)??臂有著相同的運(yùn)動(dòng)，所以轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向過程為：首先，雙側(cè)轉(zhuǎn)向助力缸輸出力矩作用于轉(zhuǎn)??向節(jié)臂，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；然后，再由轉(zhuǎn)向節(jié)和輪轂帶動(dòng)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向至??預(yù)期的轉(zhuǎn)角。??２．１．２轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型??為了便于對單橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)建模，故忽略其次要結(jié)構(gòu)而將其結(jié)構(gòu)簡化為如下圖??２－２所示。設(shè)右側(cè)輪胎繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角為左側(cè)為ａ，且假設(shè)輪胎向左轉(zhuǎn)為正方向，并??選擇以右側(cè)輪轉(zhuǎn)角為自變量，此時(shí)可知當(dāng)向左轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)角０＾０，而當(dāng)向右轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)角Ｐ＜〇，進(jìn)??而可得到左右輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，如式（２－１）所示。而無論轉(zhuǎn)向系統(tǒng)處于右轉(zhuǎn)工況亦或是??左轉(zhuǎn)工況

本文所述的電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)其采用恒壓式變量泵，可由發(fā)動(dòng)機(jī)??直接驅(qū)動(dòng)，并且易于與高精度控制策略相結(jié)合，進(jìn)而獲得高精度的轉(zhuǎn)向性能，具有良好的??工程應(yīng)用價(jià)值及應(yīng)用前景。如圖２－３所示為電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓原理圖，其主要組成??部分為：液壓泵１、安全閥２、電磁換向球閥３、伺服比例閥４、電磁換向閥５、液控單向??閥６和７、溢流閥８和９、左轉(zhuǎn)向助力缸１０、右轉(zhuǎn)向助力缸１１、轉(zhuǎn)角傳感器１２。??０?＾?；?１?液壓泵??ＡｆｅｊＬ．?ｒ－＾ｒ＼?２?安全閥??￣?；?＇?１?Ｉ?３?電磁換向球閥??－?．十＾￣１?ｊ?４伺服比例閥??８?ｎ?６?７?Ｅ３￣ｆ?５電磁換向閥??６、７液控單向閥??：｜［￣８、９?溢流閥??ｒｒＣＴｌＷ?１０左轉(zhuǎn)向助力缸??．污，３?４?ｊ?丨Ｉ、?１１右轉(zhuǎn)向助力缸??，￣２?（ｂ｛?，?１２轉(zhuǎn)角傳感器??Ｉ?Ｉ??圖２－３電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓原理圖??該液壓系統(tǒng)主要具有伺服控制功能、電液鎖定功能和手動(dòng)應(yīng)急功能三個(gè)功能，具體工??作原理如下：??（１）
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本文編號：2893256