凿岩台车机械臂液压控制系统的设计

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1、密级无分类号TP273工程硕士学位论文凿岩台车机械臂液压控制系统的设计高雅指导教师陈忠孝教授刘剑更高工申请学位级别工程硕士工程领域控制工程2018年5月20日学位论文知识产权声明本人完全了解西安工业大学有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间学位论文工作的知识产权属于西安工业大学。本人保证毕业离校后，使用学位论文工作成果或用学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工业大学。学校有权保留送（提）交的学位论文，并对学位论文进行二次文献加工供其他读者查阅和借阅；学校可以在网络上公布学位论文的全

2、部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）学位论文作者签名：学校导师签名：企业导师签名：日期：学位论文独创性声明秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的成果，不包含本人已申请学位或他人已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了

3、致谢。学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。学位论文作者签名：学校导师签名：企业导师签名：日期：凿岩台车机械臂液压控制系统的设计学科：控制工程研究生签字：学校导师签字：企业导师签字：摘要在岩石隧道施工过程中，一直采用人工手持钎、锤或冲击钻来开凿炮眼，再实施爆破，此施工方式难以达到开凿炮眼的施工标准，并且在施工断面还需搭建作业平台，其施工过程繁琐，在施工时几乎凭工人的经验来完成，恶劣的施工环境也给工人的身体造成了较大伤害。凿岩台车作为一种新型的隧道工程施工设备，它具有多个自由度的机械臂，通过

4、控制机械臂各关节的运动以完成对炮眼的定位，从而取代了人工开凿炮眼，这样极大改善了施工环境，同时降低了劳动强度和施工成本，满足我国现代化隧道施工建设的需要。本课题中应用了液压传动、自动控制、电气测量、计算机应用等技术，通过了解隧道开凿和国内外凿岩设备的施工技术及其原理。分析凿岩台车机械臂的结构模型并在其各运动关节安装相关传感器；同时分析液压系统的组成以及原理，并对泵站进行变频调速控制。采用单关节单控制器的控制方式，MC9SXS128作为主控芯片，完成各控制器的硬件和软件设计，以实现凿岩台车机械臂稳定高效

5、运行的目的。课题采用行程速度双闭环控制方式，对液压系统建立相应的数学模型，运用MATLAB/SIMULINK软件完成系统的仿真分析。仿真结果表明在外环行程控制采用PD控制，内环速度控制采用PI控制，系统启停时速度变化较为平稳，有效地消除了液压冲击，同时提高了机械臂运动的控制精度。最终达到凿岩台车机械臂稳定高效的运行，解决了工程实际问题，对全自动凿岩台车的研究具有一定的应用价值和推广前景。关键字：凿岩台车；液压系统；变频调速；运动控制；仿真分析TheDesignofhydrauliccontrolsys

6、temformechanicalarmofrockdrillingtrolleyDiscipline:ControlEngineeringStudentSignature:SupervisorⅠSignature:SupervisorⅡSignature:AbstractIntheprocessoftheconstructionofrocktunnels,artificialhand-helddrills,hammers,orimpactdrillshavebeenusedtoexcavateblas

7、tholes,thenblasting.Itisdifficulttoachievetheconstructionstandardofdrillingperforation,andconstructionplatformisalsoneededtobebuilt.Theconstructionprocessiscumbersome,almostcompletedbytheexperienceofworkersintheconstruction.Thebadconstructionenvironment

8、alsocausegreaterdamagetotheworkers’bodies.Asanewtypeoftunnelconstructionequipment,therockdrillingtrolleyhasmechanicalarmwithmultipledegreesoffreedom,bycontrollingthemotionofthejointsofthemechanicalarmtocompletethepositionofthebla