全液压装载机动力驱动系统设计及控制研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文全液压装载机动力驱动系统设计及控制研究硕士研究生：纪常溪指导教师：宋恩哲副研究员学位级别：工学硕士学科、专业：动力机械及工程所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2012年12月论文答辩日期：2013年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngDesignandControlResearchonDriveSystemofHydroStaticTransmissionLoaderCandidate:J

2、iChangxiSupervisor:AssociateResearcher.SongEnzheAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:PowermachineandengineeringDateofSubmission:Dec,2012DateofOralExamination:Mar,2013University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有

3、关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用

4、影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日全液压装载机动力驱动系统设计及控制研究摘要全液压装载机是装载机的一种，其工作系统与行驶系统均采用液压驱动。随着装载机技术的进步和需求范围的扩大，全液压驱动方式的装载机将会成为一种发展趋势。但国内全液压装

5、载机在液压元件、控制器和控制算法等方面，与国外还有一段差距。采用先进的动力驱动系统和科学的控制方法成为提高装载机性能的有效途径。由于液力传动存在加速性能差、调速精度低、传动效率低和布局受限等缺点，因此越来越多的中小型装载机采用静液压传动。对于装载机动力驱动系统，传统的开环控制和液压泵液压马达单变量或两变量控制已经不能满足全液压装载机的发展要求。本文开展了基于柴油机、液压泵、液压马达协调控制的三变量控制策略研究。本课题以中小型全液压装载机为研究对象，设计了全液压装载机动力驱动系统，对液压泵、液压马达和柴油机等设备进行选型计算；然后搭建了全液压装

6、载机动力驱动试验台。以试验台的各部件为对象，在AMESim和MATLAB/Simulink中建立了单体泵柴油机模型和液压泵——液压马达容积调速模型等；根据试验台测得实验数据对所建得模型进行了标定。根据全液压装载机液压系统原理和装载机的工作特点，提出了三变量控制方法；在所建模型的基础上对三变量控制方法进行了仿真验证，分析了柴油机转速、油耗、液压泵排量、液压马达排量、液压马达转速和液压系统压力等参数曲线。依据装载机的实际情况，设计了整体的控制策略，包括启动工况、经济工况、额定铲掘工况和最大扭矩工况；对每一个工况程序流程进行了阐述。设计开发了全液压

7、装载机动力驱动试验台的操作控制系统，包括程序编程、系统监测显示、硬件电路设计和电气线路设计等；本操作控制系统可以进行手动控制和自动控制切换。用LabVIEW软件编写了上位机界面，可以对参数进行在线修改，对实验数据进行存储，支持截图功能。在试验台上进行了定马达排量实验、定泵排量实验和三变量控制实验，分析了实验数据和曲线；对三变量控制和传统控制的油耗经济性进行了对比实验和分析。结果表明，试验台运行良好，可以模拟单泵单马达驱动系统，还可以模拟双泵双马达驱动系统。在AMESim和MATLAB/Simulink中联合建立的全液压装载机动力驱动系统模型基

8、本正确，可以对动力系统进行仿真研究。本课题所设计的三变量控制策略优于传统的控制策略。在马达转和负载一致的情况下，设定不同的系统压力值，三变量控制的油耗经济性不同；只