海底履带采矿车液压系统行走控制策略研究

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1、海底履带采矿车液压系统行走控制策略研究罗光寿1,张国平2（1三一重工,湖南长沙,410000；2湖南机电职业技术学院，湖南长沙,）摘要：海底履带采矿车在海底的行走动力由液压系统提供。本文基于AMESim平台建立海底履带采矿年行走液压系统仿真模型，组成液压马达角速度闭环控制系统，对履带速度和马达压力的响应特性进行仿真分析。通过试验与仿真结來对比研究，验证行走液压系统建模的正确性，表明所建立的海底履带釆矿车行走液压系统基本满足海底履帯釆矿车的耍求。关键词：履带采矿乍、液压系统、PID控制、AMESim、仿真中图分类号：TH138.8

2、文献标识码：AStudyonWalkingControlStrategyforHydraulicSystemofSeabedTrackedMiningVehicleLuoGuangshou,ZhangGuoping^1SanyCorporation,Changsha410000,Hunan,China;2HunanMechanical&ElectricalCollegeoftechnology,Changsha,410151,Hunan,ChinaAbstract:Thewalkingdrivingpowerofseabedtr

3、ackedminingvehicleissupportedbyitshydraulicsystem.Thispaperconstnictsasimulationmodelfortheseabedtrackedminingvehicle'shydraulicsystembasedonAMEsim.APIDcontrollerisdesignedtobuildupaclosed-loopcontrolsystemforangularvelocityofhydraulicmotor.Thenthecontrolsystem'sresp

4、onsecharacteristicfortrackspeedandmotorpressureisstudiedthroughsimulationandexperiment.Thecomparedstudingresultverifiesthecorrectnessofthemodelingofthewalkinghydraulicsystemandshowsthatthewalkinghydraulicsystembuiltinthisstudycanmeetthedemandsoftheseabedtrackedmining

5、vehicle・Keywords:TrackedMiningVchiclc;hydraulicsystcm;PIDControl;AMESim;Simulation1.引言在大洋深处蕴藏着储量极为丰富的矿产资源。我国从20世纪90年代初至今开展了深海矿产资源开采技术的深入研究⑴。采矿车系统是整个深海采矿系统最前沿，也是最复杂、最关键的坏节⑵。由于深海底沉积物是完全不同于陆地的极稀软底质，具剪切强度低、内聚力极小、内摩擦角几乎为零，且具有流动特性⑶。因此，行走液压系统的性能肓接影响海底履带釆矿车的行走性能⑷。2.采矿车行走液压系统

6、工作原理海底履带采矿车的行走液压系统是由变量液压泵、电液比例阀、定位油缸、电液换向阀、液压马达、速度传感器等组成的电液比例控制系统，如图1所示。它采川电液比例阀控制定位汕缸位移，改变液压泵的斜盘倾角，调节液压回路流量，控制液压马达转速和方向，从而达到控制海底履带采矿乍询进、后退和转弯的目的。利用速度传感器反馈马达转速，构成闭环控制［5-6］。控制信号K图1海底履带采矿车行走液压系统框图3.采矿车行走液压系统的AMESim仿真模型在AMESim屮，首先建立变量液压泵、电液比例阀、定位汕缸、电液换向阀、液压马达等仿真模型，然后连接各

7、个液压元件构成完整的液压系统回路，并将液压马达的输出角速度作为海底履带采矿车控制预定行走速度的对彖，从而建立起海底履带采矿年行走液压系统的仿真模型，见图2。该行走液压系统模型的输入量为比例阀的控制电流，输出量为液压马达的角速度。通过调节输入电信号的人小，可以改变电液比例阀的电流，便可调节进入定量马达的流量，从而改变定量马达的转速，实现采矿车左右履带速度的可调特性。4采矿车速度PID控制器设计PID控制算法是过程控制小应用最广泛的-种控制规律。本文采用PID控制，以马达转速为控制变最，对海底履带采矿车进行行走控制。采用试凑法对海底

8、作业车速度环PID控制器的控制参数进行了设计，得到的PID参数为：Kp=5.5,Ki=O.1,Kd=0.02o在AMESim元件库中，也提供了PID控制器模型⑺，所搭建PID闭环控制部分如图2所示。5行走液压系统的仿真由于本文建立的海底履带采矿车左、右液压行走系