高空作业车举升臂电液控制系统的分析.docx

论文题目:
高空作业车举升臂电液控制系统的研究
作者姓名: 许振保 入学时间: 2004年9月专业名称: 控制理论与控制工程 研究方向: 智能机器人指导教师: 戴炬 职 称: 教 授
论文提交日期:2007 年 5 月
论文答辩日期:2007 年 6 月授予学位日期:
STUDY OF ELECTROHYDRAU CONTROL SYSTEM
FOR RAISE-RISE ARM OF HIGH TASK VEHICLE
A Dissertation submitted in fulfillment of the requirements of the degree of
MASTER OF PHILOSOPHY
from
Shandong University of Science and Technology
by
Xu Zhenbao
Supervisor: Professor Dai Ju
College of Information and Electrical Engineering
May 2007
声 明
本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文,除了所列参考文献和世所公认的文献外,全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。
硕士生签名: 日 期:
AFFIRMATION
I declare that this dissertation, submitted in fulfillment of the requirements for the award of Master of Philosophy in Shandong University of Science and Technology, is wholly my own work unless referenced of acknowledge. The document has not been submitted for qualification at any other academic institute.
Signature: Date:
摘要
本论文以山东科技大学机器人研究中心承担的国家 863 课题项目“配电带电作业机器人”为背景,通过分析高空作业车举升臂机构的特点,结合机器人技术,单片机技术,电液比例技术,设计开发了举升臂腰部回转关节和伸缩臂伸缩关节的液压系统和控制系统部分。主要分为举升臂的运动学模型,液压比例控制系统分析,比例阀控马达位置闭环系统数学模型,比例阀的 PID 控制及比例阀死区分析,控制系统设计,实验六个部分描述。
论文首先采用 D-H 表示法建立高空作业车举升臂的运动学模型。针对腰部回转关节和伸缩臂伸缩关节选择液压控制系统方案。液压系统为举升臂各关节提供驱动力,液压系统部分性能的好坏直接影响举升臂机构的性能。经过分析选择以比例阀为核心液压控制元件的液压控制系统。
通过分析电液比例阀控马达位置闭环系统各部分功能,建立电液比例阀控马达位置闭环系统的数学模型。电液比例阀控马达位置闭环系统选择 PID 控制方法。电液比例阀一般具有较大的中位死区,为减小比例阀中位死区的影响, 文中提出一种线形化补偿方法,应用于电液比例阀控马达位置闭环系统的 PID 控制中。
输入电液比例阀的控制电压采用 PWM 信号,单片机选用能产生五路 PWM 信号的 SST89E564RD 芯片。并详细介绍了 PWM 信号产生方法,占空比计算方法以及控制系统部分的软硬件设计。论文最后通过构建两关节比例阀-方向阀控马达液压系统实验平台,验证比例阀控马达位置闭环控制系统性能,验证减小比例阀中位死区的线性化补偿方法,验证比例阀-普通方向阀控两回路马达液压系统方案的可行性。关键词:举升臂,电液比例阀,比例阀死区,线形化补偿,电磁方向阀,PWM
ABSTRACT
This paper takes the state 863 program-hot line robot for background , which was assumed by the robot center of Shandong University of Science and Technology. Through analyzing the Raise to rise arm of the high altitude vehicle , using robot technology, SCM technology and electrohydraulic proportional technology, study the electrohydraulic system and contro