工作装置自动控制方案设计   佛山路灯升降车出租, 佛山路灯升降车租赁, 佛山路灯升降车价格  通过对推土机作业过程的分析，可得工作装置主要功用是对土壤进行铲土、运土作业。工作装置的可动部件是铲刀，在油缸的驱动下，分别绕相应的铰接点回转，或单独动作或复合动作，来完成各种运动。在推土机作业时，未经自动控制的改造的推土机是依靠司机操纵铲刀手柄，对主控制阀控制，使油缸运动经工作装置机构传动给可动部件铲刀，使其按照指令的方向和速度运动。其中控制升降动作位置，手柄有四种位置，相应有四种工作状态。四个位置是向后、中位、向前和再向前，分别对应铲刀的举起、保持、放下和悬起。经过改造后的推土机，亦然保持原有的手柄不变，通过增加电器元件和显示屏等进行对推土机自动控制的改造，改造后的推土机能够通过微机对工作装置控制，完成未改造前的所有工作状态。保留原有的手柄不变，是为了增加对推土机的二次保护和可靠性。

      工作装置的自动控制系统在本次本推土机工作装置自动控制研究中主要对以下两个方面进行改造和研究：1.铲刀升降自动控制铲刀升降自动控制系统是根据推土机在作业过程中，对铲刀操控和铲刀工作存在的不足和缺点而提出的一种控制手段。推土机在整个作业流程中，克服切削阻力是借助推土机的牵引力来完成的，其铲土、运土、卸土、回程四个过程中虽然对推土机的要求不尽相同，但所有的作业方式都是与推土机的发动机性能相关联的。其切削阻力越大，发动机的转速就越低，反之切削力小，发动机的转速高，同时切削力和推土机的滑转率也有关联。通过借助传感器测得转速和滑转率。再有ECU控制系统处理分析控制，根据两者的变化实时控制铲刀的升降，使其一直工作在满载荷工况下。2.铲刀调平自动控制推土机在其作业后期为精推过程，要求保证作业场地的平整程度要高，因此需要对铲刀进行调平控制。其原理就是通过加装传感器，检测铲刀高度。然后通过微机控制器进行分析计算，输出信号到执行机构，调整铲刀高度并稳定保持铲刀的高度，使推土机稳定的进行平整作业。

    自动控制系统改造的原则,  对推土机工作装置的自动控制改造过程中，可根据对推土机实现的功能要求，进行控制对象的选择，通过增加液压和电器元件，建立相对独立的推土机作业控制系统。其原则为1.提高推土机工作装置的工作效率，需要对发动机的载荷分配更加的科学有效。2.提高推土机水平作业的平整度，需要对推土机的铲刀进行有效地控制，而对铲刀的控制是通过对电磁阀的控制来实现的。

     工作装置自动化的方案的制定通过前面推土机各项结构和性能的分析，可以得到:要实现推土机工作装置的自动化，必然要对推土机的工作装置和液压系统进行改造，使其具备推土机工作装置自动化的要求。因此推土机工作装置的自动控制系统，它由控制系统、传感器、液压系统、工作装置等多个部分组成。铲刀自动控制系统采用电液控制技术。系统主要由三部分组成的：1.执行机构，铲刀的升降是通过液压系统的变化来实现的。2.微机控制部分；3.传动系统的检测部分。其中执行机构和微机控制部分是以电液接口部件一电液比例阀连接的，操作员通过驾驶室里微机控制器，将控制指令外键盘输入，通过控制系统驱动电液比例阀的先导阀，进而影响方向阀，最终提升或下降油缸，进而控制铲刀。完成对铲刀动作的控制。主要是通过对传动系统在作业条件下发动机转速，油门开度，和履带与带轮滑转率的变化来调整或者修正推土机工作装置的运动轨迹和作业方式。 整个推土机的自动控制系统由ECU、开关与指示、各类传感器、发动机、液力变矩器、传动机构、履带轮、铲刀、液压缸、电液比例阀构成。推土机的工作装置的自动控制系统工作过程为，推土机在工作过程中，各传感器将检测的信号输入ECU，ECU通过运算和处理，优化，再将信号输出到电液比例方向阀，进而控制液压缸，达到铲刀自动控制的目的。同时又将输出信号反馈回发动机，使发动机效率达到最合理的匹配。

    数据采集的选择,  车辆参数测置系统推土机参数测置系统由两部分组成，首先是操作员意图部分，推土机工作是在操作员的意图下工作的。第二部分是推土机工作状态参数检测部分，在工作时，推土机的自动控制系统要快速直接正确的识别各工作参数，并根据各参数实现操作员的操作意图，甚至在操作员暂时脱离操作时，也能完成预设工作。操作员意图的识别是通过各个传感器对每个控制信号的检测并将检测的信号通过转变后送到微机控制单元，通过微机单元进行分析，计算后输出到执行机构。需要传感器测量的状态参数有发动机转速、工作阻力、滑转率、铲刀液压缸位置、铲刀倾斜转角以及推土机中传动系统的一些非常重要的参数等。推土机的状态参数直接反映了推土机的工作状态，通过对各个参数采集和数据分析，可以很容易的判断出推土机工作状态是否达到最优的工作状态，自动控制系统据此通过改变控制参数让推土机达到最佳的工作性能。因此准确，快速，可靠的测量和识别各个控制信号是实现推土机工作装置自动控制的前提依据。

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     控制信号的选择, 由于推土机的工作环境相对恶劣，在工作时需要推土机不断的根据地面环境的变化的进行变化，操作动作频繁变换，工作阻力也随时变换，而且常常是剧烈变化，这对操作员有较高的要求，要求操作员根据工况的变化迅速操作手柄，是推土机工作在稳定合理的工作区间。对手柄的操作是由操作员凭借自己感官和经验进行，但是人的感官和经验存在一定的不可靠性和延时性，这会导致推土机不能完全发挥其性能。因此用先进的控制技术改造传统的机械，使工作装置实现自动化控制，控制信号是完成自动化改造的第一步。以下是推土机自动改造过程中常用的三种控制方式:  1.以力作为控制信号推土机在推土作业过程中，必然会受到土壤对铲刀的阻力，阻力的大小直接影响着推土机的工作效率和整机的状态。因此可以设想如果可以测得阻力的大小，就可以通过控制阻力的大小来实现对推土机工作装置的自动控制。在土壤为单一土壤时，工作装置阻力变化主要和切土的深度有关，深度越大阻力越大，可以设想一下，借助阻力为控制信号，其过程为切土深度发生变化，阻力也跟随深度变化，阻力可以借助力学传感器来检测，检测出的信号传给ECU控制器，通过分析处理后，控制电磁阀变化，进而控制铲刀的升降。将阻力设置两个极值，即阻力最大值，阻力最小值，当实际阻力高于最大值时铲刀上升，反之小于最小值时，下降。受到的阻力的大小如果位于最大值和最小值之间，则铲刀可以保持在一定的铲土深度。通过分析可以得到推土机在四个作业过程中，在铲土阶段推土机受到土壤的反作用力最大，即阻力最大。因此在铲土阶段，所消耗的能量和转矩也是最大的，所以对推土机阻力的分析主要是铲土阶段的阻力，其他工作过程所受的阻力都远远的小于铲土阶段的阻力。因此以铲土状态下的阻力作为分析对象对其分析。

     1）推土机的滚动阻力的确定推土机的滚动阻力fF的计算公式如下：fmgFcos  ：f——滚动阻力系数；m——推土机的工作质量，kg；——运动表面对水平表面的倾角。a.推土机的坡道阻力的确定推土机的坡道阻力aF的计算公式如下：b.推土机工作阻力的确定, 推土机工作阻力xF的计算公式如下：  bK——单位面积的切削阻力，MPa/m；A——切削土层沿推土机纵轴垂直方向的投影面积，2m；h切削深度，m；gB——推土铲宽，m；——推土机回转角；1F——推土机的切土阻力，N；2F——推土机铲刀前土方运移时的阻力，N；3F——推土机切削刃与地面的摩擦阻力，N；4F——土沿着铲刀面板的上升阻力，N；5F——土方沿铲刀面板的侧移阻力，N。c.总阻力总阻力kF等于各阻力之和，其计算公式如下：从上面阻力公式中，可以得到：推土机在作业过程中受到阻力是非常多的，有滚动阻力、坡道阻力、土壤沿铲刀的向上阻力、切土阻力、铲刀前土方运移时的阻力、铲刀切削刃和地面之间的摩擦阻力、土方沿铲刀面板的侧移阻力等多个力构成，又每个力的大小方向不同。使得测量阻力非常的麻烦和繁琐。当然用阻力作为控制信号，推土机可以根据阻力变化而变化。

     2.以发动机的转速作为控制信号在土壤为单一土壤时，推土机工作装置受到的推土阻力和发动机的转速成数学关系，当发动机输出功率为定值时，铲刀的切土深度增加，负荷便增大，发动机转速下降；反之，铲刀的切土浅，发动机转速上升。因此，可以用发动机转速的变化作为控制信号来控制铲刀升降；并且发动机转速非常容易测得，在实际工作中通过在发动机上安装一个霍尔转速传感器，既可以快速，简单方便的测出发动机转速。

    3.以滑转率作为控制信号滑转是推土机自带的一个特性，在推土机工作过程中，滑转是时刻存在的，一般来说滑转的值在一定的范围内时，对推土机工作的影响较小，但滑转大于所允许的极值时，就严重的影响的推土机的工作，甚至终止其作业。推土机水平匀速运动时，若滑转为0时，此时的运动速度成为理论速度。用表示。在现实工作中，即使牵引力远远大于其地面附着力，履带和地面之间还是会存在一定的相对滑转，其原因是履带挤压地面会使地面有相对水平方向有滑转的趋势。综合对三种控制信号的比较，三种控制信号各有利弊，最好方法是将力、速度和滑转率三种信号作为复合控制信号一起控制，但是三种信号的复合控制在实际过程中很难做到，将力、速度和滑转率三种单独控制信号下响应过程，复合后当实际工作场地工况与设计中的理想工况一致时，此时各个控制信号所达到的效果是相同的，当工作场地工况与设计工况不一致时，不可能将三种信号均调至最佳。又对土壤阻力的研究相对较小，如果场地变化或土质不均匀时，很难无法得知推土机最佳驱动力是多少。推土机阻力分力过多，对各分力的测量难度也较大，而发动机转速控制在传感器的选择和安装上会更加便利，且可靠性较高，又发动机转速直接反映发动机的运行状况。在推土机工作过程中，当铲刀的切土深度发生时，由于受到的阻力也发生了变化，此时发动机的转速也跟着变化，发动机转速变化的信号通过传感器测量，传给ECU控制器，进行处理分析后，通过控制电磁阀变化，进而控制铲刀的升降。可以根据推土机的最佳工况下的发动机转速，确定发动机转速的极大值和极小值。当转速大于极大值时，下降铲刀，增加切土深度。反之上升铲刀，减少切土深度，在两者之间时，保持铲刀高度不变。控制信号峰值输出状态力信号大于最大值提升铲刀，减少切土深度力信号小于最小值下降铲刀，增加切土深度滑转率大于最大值提升铲刀，减少切土深度转速大于最大值下降铲刀，增加切土深度转速小于最小值提升铲刀，减少切土深度由上分析可得，单独的用任何一种信号进行控制，都存在不同的控制缺陷，由三个信号同时作为控制信号，在实际中又很难实现。因此本文采用转速信号控制为主要控制，滑转率为辅助控制。其控制原理为当滑转率小于极限滑转率时，利用转速控制作为控制信号；当滑转率大于极限滑转率时，利用滑转率控制作为控制信号。

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