基于CAN总线的液压挖掘机分布式电子监控系统研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com·154·《机床与液压>2005．No．8基于CAN总线的液压挖掘机分布式电子监控系统研究程坷飞，王向周，王渝(北京理工大学信息科学技术学院自动控制系，北京100081)摘要：介绍了液压挖掘机电子监控系统的组成，给出了基于CANOpen协议的数据通讯子系统的实现方法，在发动机一变量泵的功率匹配策略中，根据液压系统非线性、滞后性强、外部负载时变的特点，提出了将基于T—S模型的模糊PID控制算法，并将其应用到发动机一变量泵的复合控制中，最后通过实验验证了整个系统的可靠性和有效性。关键词：液压挖掘机；监控系统；CANOpen；T—

2、S模型；模糊PI1)中图分类号：TU621；TP272．5文献标识码：A文章编号：1001—3881(2005)8—154—3ResearchofHydraulicExcavatorsDistributedMonitoring—controlSystemBasedonCAN——busCHENGKe—fei，WANGXiang—zhou，WANGYu(DepartmentofAutomaticControlofInformationScienceandTechnology，Technology，Beijing100081，China)Abstract：Thestructur

3、eofhydraulicexcavatorselectronicmonitoring—controlsystemwasintroduced，andtherealizationwayofdatacommunicationsub—systemwasdescribed．Inthepowermatchingstrategy。afuzzyPIDcontrolarithmeticbasedonT—SmodelWaspmposedaccordingtothefeatureofhydraulicsystemswhichisnonlinear，biglong—timedelayandvar

4、iousloads，finally，there—liabilityandvalidityofthecontrolsystemWastestifiedbyexperiment．Keywords：Hydraulicexcavators；Monitoring—controlsystem；CANOpen；T—Smodel；FuzzyPID0引言I发动机卜-{发动机转速传感嚣ll液压系统传感嚣H变量泵●JLJL●液压挖掘机作为工程机械中的主要设备，其液压鬲发动机控制嚣ll泵控制嚣_-

5、比饲减压目系统已经发展到了非常成熟的地步，在此基础上如何CANHII提高液压挖掘机的整体性能一直是

6、人们关注的焦CANL点⋯。近些年来，随着计算机技术、自动化技术和传f电子监控嚣f感器技术等高新技术的不断发展，使得开发机电一体化、数字化、智能化的液压挖掘机电子监控系统成为图1监控系统的组成可能，数字化、智能化是其发展的必然趋势，它可以在系统中，发动机采用Cummins公司生产的大幅度提高液压挖掘机的可靠性、生产效率，节省燃6BTA5．9系列发动机；执行机构采用STM力矩电机；油并降低驾驶员的劳动强度。因此开发液压挖掘机电比例减压阀、变量泵分别为川崎公司的KDRDE5KR子监控系统对于传统液压挖掘机整机性能的提高，具系列电磁比例减压阀和K3V系列斜盘式柱塞泵变量有重要意义

7、。泵；发动机控制器、泵控制器的MCU采用FUJITSU1系统的组成公司的MB90F549芯片，其内部具有两个独立的CANCAN(ControlAreaNetwork)总线是德国Bosch控制器，可以很方便地挂接在总线上；电子监控器公司从20世纪8O年代初为解决现代汽车中众多的控采用SAMSUNG公司的$3C2410系列ARM9处理芯制与测仪之间的数据交换而开发的一种串行数据通信片，构成嵌入式操作系统。协议，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串2基于CANOpen协议的数据通讯子系统行通信网络，有着高速传输、抗干扰能力强等特点，CANOpen是基于CAN总线的应用层协议

8、，它最使其在车辆控制系统中得到了广泛的应用。在液压挖初由从事工业控制的CiA(CANinAutomation)会员掘机中使用CAN总线技术，可以构成分布式监控系开发。由于CANOpen是一种公共、开放、通用的协统，从而提高整个系统的数字化、智能化水平，并增议，而且精练透明、容易开发，因此在发布后不久就加了系统控制的灵活性。系统的组成如图l所示。其获得了广泛的认同。如今已经被接受为CAN高层协中，发动机控制器、泵控制器和电子监控器构成分布议的标准之一。尤其在欧洲，CANOpen协议被认为式控制系统，并通过CAN总线进行实时数据传