全工况流动式架桥机行走同步控制关键技术研究

发布时间：2017-09-23 17:01

  本文关键词：全工况流动式架桥机行走同步控制关键技术研究

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【摘要】：全工况流动式架桥机是集提、运、架功能于一体的新型高铁架桥设备,其操作简便、使用灵活、安全性高,在高速铁路桥梁的架设作业中被广泛采用。流动式架桥机的行走驱动系统分为前车驱动和后车驱动两部分,前车与后车通过主梁连接。由于液压元件容积效率、轮胎压扁量和管路连接长度不同等原因,当系统控制不当时,出现架桥机前后车驱动不同步现象,导致主梁、车架等结构受力,不仅降低了整车的动力输出,增加了整车功率损耗,更加剧了架桥机主梁结构的受力,不利于架桥机的长期稳定使用。本文针对架桥机前后车行走驱动的同步控制问题而展开研究。首先,通过分析流动式架桥机的结构、功能、行走驱动液压系统组成、主要液压元件的控制特性及整车电控系统的技术特点并对比不同行走驱动同步控制策略的优劣性,确定出一种基于压力闭环的架桥机前后车行走驱动同步控制策略,仿真及实验结果表明:该控制策略有效解决了由液压系统结构参数不同所导致的架桥机前后车行走驱动不同步问题。其次,为提高系统同步控制精度和控制稳定性,在压力闭环同步控制策略的基础上研究了两种控制结构:传统PID和模糊PID。分析其结构组成、实现过程及控制性能。再次,为降低外界干扰因素对压力传感器输出信号的干扰,提高控制系统的稳定性,本文提出一种基于最小二乘法的滤波以及曲线拟合的方法,并分析其理论结构组成,完成了其程序实现过程。最后,通过现场实验,获取并分析了流动式架桥机在不同行驶工况、不同控制结构下的前后车驱动压力状态。分析结果表明:应用压力闭环同步控制策略后,架桥机前后车驱动不同步问题得以有效解决,且与传统PID控制结构相比,基于模糊PID控制结构的压力闭环同步控制策略的控制误差更小,快速性更高,稳定性更好,且能够更好的解决架桥机前后车行走驱动的同步控制问题。
【关键词】：流动式架桥机 行走同步控制 滤波及曲线拟合 模糊PID
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-26
• 1.1 导言10-11
• 1.2 流动式架桥机结构组成11-17
• 1.2.1 行走驱动系统12-13
• 1.2.2 悬挂控制系统13
• 1.2.3 转向控制系统13-14
• 1.2.4 卷扬控制系统14
• 1.2.5 辅助控制系统14-15
• 1.2.6 流动式架桥机液压系统构成15
• 1.2.7 流动式架桥机架桥工艺流程15-17
• 1.3 课题提出及意义17-18
• 1.3.1 问题原因17
• 1.3.2 课题研究意义17-18
• 1.3.3 课题研究方法18
• 1.4 电液同步控制研究现状18-24
• 1.4.1 液压同步控制策略18-19
• 1.4.2 电液比例位置同步控制19-21
• 1.4.3 电液比例速度控制21-23
• 1.4.4 电液比例压力控制23-24
• 1.5 主要研究内容24-26
• 第2章 流动式架桥机行走驱动研究26-36
• 2.1 流动式架桥机技术特点26-28
• 2.1.1 行走驱动控制系统26-27
• 2.1.2 负载敏感闭环电液控制技术27
• 2.1.3 CAN总线控制技术27-28
• 2.1.4 远程安全监控28
• 2.2 行走驱动液压系统组成28-29
• 2.3 行走驱动速度控制原理29-30
• 2.4 行走驱动同步控制策略研究30-35
• 2.4.1 主从速度闭环同步控制策略31-33
• 2.4.2 主从压力闭环同步控制策略33-34
• 2.4.3 最优控制策略的确定34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 基于压力闭环同步策略的控制结构研究36-51
• 3.1 压力闭环同步控制策略36-38
• 3.1.1 压力闭环同步策略的理论计算36-38
• 3.1.2 同步控制结构研究38
• 3.2 传统PID控制结构38-40
• 3.2.1 传统PID控制策略简介38-40
• 3.2.2 传统PID控制结构实现40
• 3.3 模糊控制结构40-44
• 3.3.1 模糊控制理论基础40-43
• 3.3.2 模糊控制器的局限性43-44
• 3.4 模糊PID结构44-50
• 3.4.1 模糊PID控制器结构44-45
• 3.4.2 模糊化45-48
• 3.4.3 模糊推理48-49
• 3.4.4 清晰化49
• 3.4.5 PID控制结构49-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 系统建模仿真研究及程序控制实现51-71
• 4.1 行走驱动系统主要元件数学模型51-57
• 4.1.1 变量泵变量机构模型51-57
• 4.2 行走系统电液联合仿真研究57-63
• 4.2.1 行走系统的AMESim仿真模型57-60
• 4.2.2 行走系统的MATLAB仿真模型60-61
• 4.2.3 电液联合仿真过程及结果分析61-63
• 4.3 滤波以及曲线拟合技术63-66
• 4.3.1 最小二乘法理论63-64
• 4.3.2 滤波及曲线拟合实现过程64-66
• 4.4 控制策略的程序实现66-70
• 4.4.1 编程语言简介66-67
• 4.4.2 程序实现67-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第5章 流动式架桥机同步控制策略实验研究71-84
• 5.1 实验内容与目的71-72
• 5.2 实验设备简介72-75
• 5.2.1 压力传感器72-73
• 5.2.2 控制器73-74
• 5.2.3 数据采集及存储器74-75
• 5.3 实验过程75-76
• 5.4 实验曲线对比分析76-82
• 5.4.1 空载/重载起步工况76-78
• 5.4.2 空载/重载1档平稳运行工况78-79
• 5.4.3 空载/重载2档平稳运行工况79-81
• 5.4.4 空载3档平稳运行工况81-82
• 5.4.5 实验结论82
• 5.5 本章总结82-84
• 结论84-86
• 参考文献86-89
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果89-90
• 致谢90

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本文编号：906400