大吨位起重机多桥转向液压控制系统研究

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1、大吨位起重机多桥转向液压控制系统研究ResearchofHydraulicControlSystemonMulti-axleSteeringofLargeTonnageCrane作者姓名：周爽专业名称：机械工程指导教师：王同建副教授学位类别：工程硕士答辩日期：2015.5.31摘要大吨位起重机在工程建设中发挥着重要作用，当车辆转向时，其车身长、质量大的特点导致转向半径过大，尤其在复杂的作业环境中工作时，车辆的机动性会变得很差，轮胎磨损十分严重，影响了车辆的灵活性、经济性。虽然多轴转向技术可以使大吨

2、位起重机的转向性能得到明显提高，但如果各转向桥上的车轮不能很好的协同工作，反而会加剧轮胎磨损，破坏车辆的稳定性。多桥转向控制技术可以控制各个转向桥上车轮的偏转角度，使各个车轮在设定的控制策略下协同完成车辆转向，因此研究多桥转向控制技术对提升多轴车辆的转向性能有着重要的意义。本文针对全地面起重机底盘转向液压系统展开研究，利用AMESim液压仿真软件与MATLAB建立了系统动态仿真模型，分析液压系统的动态特性，并在模糊控制理论基础上设计出模糊PID控制器，从而改进了多桥转向控制策略，使多轴车辆转向性能

3、得到优化。本文的主要内容如下：（1）论文首先介绍多桥转向车辆多种工作模式及各自优势，并对多桥转向系统进行分析，介绍了多轴车辆零质心侧偏角控制策略及车辆二自由度数学模型。其次，对单个转向桥的液压系统进行理论分析，建立其数学模型，并判定系统稳定性。（2）搭建了AMESim、MATLAB联合仿真环境，在AMESim仿真软件中建立单个转向桥中的电液比例系统仿真模型，在MATLAB中搭建传统PID控制器模型。在输入不同工况的控制信号后进行仿真，并分析液压系统的动态特性及影响因素。（3）搭建单个转向桥液压试验

4、台，将试验曲线与第三章中仿真曲线进行对比，证明了所搭建的模型可以正确反映出系统特性。为在仿真模型基础上进一步优化控制策略奠定基础。（4）设计出可以对PID三个参数动态优化的模糊PID控制器，在不改变现有系统的前提下，通过优化控制策略的方式提升车辆转向系统的性能，使转向系统的快速响应性和抗干扰性得到提高。I关键词：大吨位起重机；多轴转向；联合仿真；PID；模糊控制IIAbstractLargeTonnageCraneplaysanimportantroleintheengineeringconstr

5、uction.Whenthevehicleturnsthesteering,thelengthandtheweightofitleadtoexcessiveturningradius.Whenitworksinacomplexworkenvironment,Themobilityofthevehicleisverypoor,andtiresarewornveryserious.Thisaffectstheflexibilityofthevehicle.Thecarcraneapplicationo

6、fmulti-axlesteeringtechnologycanimprovethesteeringperformanceofit,butiftiresdonotcooperatewellwithothers,thetireswillbewornmoreseverelyandthestableofthevehiclewillbedestroyed.ControlTechnologyofmulti-axisturningcancontrolsthewheelsanglereasonably.This

7、controlstrategycanhelpvehiclesturningsuccessfully.Therefore,thestudyofmulti-axissteeringcontroltechnologyisveryimportanttoimprovetheperformanceofthevehicle.ThispaperstudieshydraulicsteeringsystemofLargeTonnageCrane.CreateasystemsimulationmodelinMATLAB

8、andAMESim,andanalysisesonthedynamiccharacteristicsofthesystem.DesignafuzzyPIDcontrollerbasedonfuzzycontroltheory.Itimprovesthemulti-axissteeringcontrolstrategyandimprovetheperformanceofmulti-axialvehiclesteering.Themaincontentsofthispaperareas