基于LabVIEW的直驱式液压调平系统设计
发布时间：2021-12-10 14:01
传统的起竖平台上,液压支腿的供给油箱通常和起竖油箱共用一个公共油箱,这样不仅仅增加了管路布局的难度,而且增大了出现故障的几率,为解决此问题,笔者设计了一种基于LabVIEW的直驱式液压调平系统;利用LabVIEW生成的控制软件对该设备的各个传感器参数进行采集和分析,并输出控制信号给到伺服驱动器实现调平,而且增加了高度调节的功能,可以在不同的离地高度进行平台的调平;并对方案进行实际验证,运行的结果表明方案可行,管路简单,减少能耗,而且保障了调平的时间不增加,甚至有一定程度缩短,可以保持在50s以内,精度也可以达到要求为±0.2°以内。
【文章来源】：计算机测量与控制. 2020,28(02)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
起竖结构传感器安装与支撑结构
调平过程是基于LabVIEW软件的数据采集和设备控制作用下，多个电机同时运行，控制液压缸伸缩，以保证快速完成。首先依靠调平油缸的压力反馈，我们可以快速完成第一阶段，即四条支腿完全落地，支撑整个平台，当每个支腿都完全落地时，无杆腔压力会增大，有杆腔的压力会减小。其次，根据设置的调平高度以及此时反馈的倾角参数，我们根据最长伸出支腿可以计算得出达到指定的高度每个液压支腿还需要伸出的长度，此时就可以完成第二阶段，虽然经过计算达到的距离应该时可以完全调平的，但是在运行过程中会产生叠加误差，故需要进行后续微调。然后就是依照第二阶段结束后反馈的左右倾角α，对与前后边进行左右调平，此时应该保持最长伸出支腿不动进行调节，有利于简单方便的进行调节。最后就是依据前后倾角β进行前后调平，完成整体调平。通过对目标装置的分析，在第一阶段平台落地之后，根据不同的路面状况会产生共4种不同的情况，分别为四个支腿其中某个为最长伸出腿即标准支腿，，然后依据标准支腿进行后续的调节，这样我们可以减少各个支撑腿调节至水平所需要的伸缩距离，还可以避免出现设备超调的现象。在第二阶段完成之后反馈倾角也有4种状态，分别为前端左偏或者右偏，后端左偏或者右偏。第三阶段完成之后也有两种工况，即前高后低或者前低后高。以下就列举以支腿1为最长支腿的8种工况，其处理流程见图2。我们可以看到对于不同的工况，每个支腿都有其独特的运行轨迹。其中，在第二阶段的处理过程中，我们选择让油缸2和油缸4的调节同时动作以完成倾角α1和倾角α2的调平，之后在第三阶段的调节过程中让油缸3和油缸4同时动作完成β角的调平，这样处理的好处是可以充分缩短调平所需时间，而且调节过程变得清晰明了，避免了编程的复杂。2 自动调平控制电路设计
调平系统控制电路原理见图3。根据调平系统设计原理并结合平台的特点，闭环自动调平系统主要由NI的数据采集模块和控制模块、控制信号的输出以及伺服驱动单元组成。其中采集模块采集的数据主要包括两个倾角传感器，四个油缸共八个压力传感器以及四个支腿上的位移传感器，其中压力传感器用于测试油缸内外腔的压力，用于测试支腿着地情况，避免出现调节完毕三腿支撑的状况或者有虚腿的情况。数据处理的设备主要有装有LabVIEW的的计算机构成，用来获取各个传感器的输出信号，并通过程序加以处理编辑，转换成所需要的控制信号，输出给伺服驱动器，控制电机转速，让液压支腿伸缩以达到调平目标。本设计还额外增加了可以在不同的离地高度进行调节的功能，这样不仅可以适应各种路况，而且还可以缩短调平时间，可以充分应用到各种野外的特殊环境，应用范围广泛。在基本的控制电路设计的基础上，我们还增加了急停和报警的功能，这样不仅仅可以在可能出现意外的情况下，提前警示操作人员，还可以及时地预防和处理出现的状况，对于突发的危险状况，我们也可以通过急停按钮暂时断开控制电源，使强电部分缺少控制信号，从而停止工作，避免出现更加严重的意外事件。3 系统液压回路的设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]耕整地机械在水田作业中的水平自动调整技术[J]. 刘强. 农机使用与维修. 2019(06)
[2]车载平台液压控制调平系统的组成及其故障分析[J]. 解小琴. 科技风. 2018(22)
[3]一种自动调平运载装置的设计与研究[J]. 赵南生,张加俏,汪楚森,杨章剑,孙乐萌,宋狄,赵旭. 南通大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]三点支撑平台的快速调平研究[J]. 王超,高云国,乔健. 电子测量与仪器学报. 2015(08)
[5]虚拟仪器LabVIEW的发展与应用[J]. 苏娜. 计算机光盘软件与应用. 2013(23)
硕士论文
[1]垂直发射平台快速姿态调平高性能控制策略研究[D]. 仇杨.南京理工大学 2017
[2]基于倾角传感器的旋耕机具调平策略研究[D]. 彭凯.湖南农业大学 2015
本文编号：3532761
【文章来源】：计算机测量与控制. 2020,28(02)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
起竖结构传感器安装与支撑结构
调平过程是基于LabVIEW软件的数据采集和设备控制作用下，多个电机同时运行，控制液压缸伸缩，以保证快速完成。首先依靠调平油缸的压力反馈，我们可以快速完成第一阶段，即四条支腿完全落地，支撑整个平台，当每个支腿都完全落地时，无杆腔压力会增大，有杆腔的压力会减小。其次，根据设置的调平高度以及此时反馈的倾角参数，我们根据最长伸出支腿可以计算得出达到指定的高度每个液压支腿还需要伸出的长度，此时就可以完成第二阶段，虽然经过计算达到的距离应该时可以完全调平的，但是在运行过程中会产生叠加误差，故需要进行后续微调。然后就是依照第二阶段结束后反馈的左右倾角α，对与前后边进行左右调平，此时应该保持最长伸出支腿不动进行调节，有利于简单方便的进行调节。最后就是依据前后倾角β进行前后调平，完成整体调平。通过对目标装置的分析，在第一阶段平台落地之后，根据不同的路面状况会产生共4种不同的情况，分别为四个支腿其中某个为最长伸出腿即标准支腿，，然后依据标准支腿进行后续的调节，这样我们可以减少各个支撑腿调节至水平所需要的伸缩距离，还可以避免出现设备超调的现象。在第二阶段完成之后反馈倾角也有4种状态，分别为前端左偏或者右偏，后端左偏或者右偏。第三阶段完成之后也有两种工况，即前高后低或者前低后高。以下就列举以支腿1为最长支腿的8种工况，其处理流程见图2。我们可以看到对于不同的工况，每个支腿都有其独特的运行轨迹。其中，在第二阶段的处理过程中，我们选择让油缸2和油缸4的调节同时动作以完成倾角α1和倾角α2的调平，之后在第三阶段的调节过程中让油缸3和油缸4同时动作完成β角的调平，这样处理的好处是可以充分缩短调平所需时间，而且调节过程变得清晰明了，避免了编程的复杂。2 自动调平控制电路设计
调平系统控制电路原理见图3。根据调平系统设计原理并结合平台的特点，闭环自动调平系统主要由NI的数据采集模块和控制模块、控制信号的输出以及伺服驱动单元组成。其中采集模块采集的数据主要包括两个倾角传感器，四个油缸共八个压力传感器以及四个支腿上的位移传感器，其中压力传感器用于测试油缸内外腔的压力，用于测试支腿着地情况，避免出现调节完毕三腿支撑的状况或者有虚腿的情况。数据处理的设备主要有装有LabVIEW的的计算机构成，用来获取各个传感器的输出信号，并通过程序加以处理编辑，转换成所需要的控制信号，输出给伺服驱动器，控制电机转速，让液压支腿伸缩以达到调平目标。本设计还额外增加了可以在不同的离地高度进行调节的功能，这样不仅可以适应各种路况，而且还可以缩短调平时间，可以充分应用到各种野外的特殊环境，应用范围广泛。在基本的控制电路设计的基础上，我们还增加了急停和报警的功能，这样不仅仅可以在可能出现意外的情况下，提前警示操作人员，还可以及时地预防和处理出现的状况，对于突发的危险状况，我们也可以通过急停按钮暂时断开控制电源，使强电部分缺少控制信号，从而停止工作，避免出现更加严重的意外事件。3 系统液压回路的设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]耕整地机械在水田作业中的水平自动调整技术[J]. 刘强. 农机使用与维修. 2019(06)
[2]车载平台液压控制调平系统的组成及其故障分析[J]. 解小琴. 科技风. 2018(22)
[3]一种自动调平运载装置的设计与研究[J]. 赵南生,张加俏,汪楚森,杨章剑,孙乐萌,宋狄,赵旭. 南通大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]三点支撑平台的快速调平研究[J]. 王超,高云国,乔健. 电子测量与仪器学报. 2015(08)
[5]虚拟仪器LabVIEW的发展与应用[J]. 苏娜. 计算机光盘软件与应用. 2013(23)
硕士论文
[1]垂直发射平台快速姿态调平高性能控制策略研究[D]. 仇杨.南京理工大学 2017
[2]基于倾角传感器的旋耕机具调平策略研究[D]. 彭凯.湖南农业大学 2015
本文编号：3532761
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