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《液压挖掘机单双泵功率匹配控制策略》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第19卷第1期广西工学院学报Vol119No112008年3月JOURNALOFGUANGXIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYMar12008文章编号100426410(2008)0120030204液压挖掘机单双泵功率匹配控制策略122吴彤峰,谢国进,谢冰(11广西工学院汽车工程系,广西柳州545006;21广西大学机械工程学院,广西南宁530004)摘要:应用改进的单神经元自适应PID控制算法,构建了液压挖掘机单双泵功率匹配控制器,在双泵中,结合交叉功率控制方法,为发动机与双变量泵功率匹配提供了较好
2、的控制策略。关键词:液压挖掘机;单神经元;PID控制;交叉功率;功率匹配中图分类号:TB11412;TD42212文献标识码:A0引言挖掘机作业循环多工况、外负载多变化、比例驱动系统面临强烈的外干扰、传动系统的大惯性、高非线[1]性、大滞后等不利因素使发动机工作不稳定。为了适应挖掘机非线性、大滞后的特点,实现挖掘机节能系统的精确控制,本文从发动机)变量泵功率匹配原理出发,应用改进的单神经元自适应PID控制算法,构建了液压挖掘机单双泵功率匹配控制器,在双泵中,结合交叉功率控制方法,为液压挖掘机的功率匹配提供了控制策略
3、。1发动机)单变量泵功率匹配111发动机)单变量泵功率匹配原理现代节能型液压挖掘机多采用分工况控制。工作时,在发动机设定工况下,通过调节变量泵的排量,使发动机输出功率与变量泵吸收功率达到最佳匹配,从而稳定发动机转速、减少燃油消耗,达到节能的目的。[2]发动机)变量泵的匹配关系如下:发动机的输出功率Neo为:Neo=Meo#neo(1)泵的吸收功率Npi为:Npi=pp(t)#Qp=pp(t)#q(t)#npi=Mpi#npi(2)Meo:发动机的输出扭矩;neo:发动机的转速;pp(t):泵的出口油压;Qp:泵的输
4、出流量;q(t):泵的排量;Mpi:泵的吸收扭矩;npi:泵的转速。由于发动机与泵是直接相联的,所以neo=npi.当不考虑机械传动效率时,若Mpi=Meo,则发动机的输出功率Neo与泵的吸收功率Npi相等,系统无功率损失。挖掘机工作时负载变化较大,泵的出口压力pp(t)又取决于负载,因此,如果不及时对泵的排量进行控制,就会使发动机的转速下降,或者会出现泵不能完全吸收发动机的输出功率,造成功率损失。由式(2)可见,当负载变化即pp(t)发生变化时,实时调整泵的排量q(t),使泵的吸收扭矩Mpi与发动机的输出扭矩Me
5、o相一致,维持发动机运行平稳,从而实现发动机与泵的功率匹配。112发动机)单变量泵功率匹配控制器的构建由于发动机)泵系统的高度非线性、大滞后等特点,建立精确的数学模型非常困难,本文应用改进的单神经元自适应PID控制算法,实现数字PID控制中的比例、积分、微分系数的在线调整,从而实现挖掘机的在线节能控制,其结构框图如图1所示。功率匹配控制系统采用闭环控制,设定期望输出转速no=r(k),由收稿日期:2007-10-20作者简介:吴彤峰(1944-),男,湖南常宁县人,广西工学院教授,硕士研究生导师。第1期吴彤峰等:液
6、压挖掘机单双泵功率匹配控制策略31转速传感器测得发动机实际转速n(k)=y(k),形成偏差控制信号e(k)=r(k)-y(k),通过构建的微机控制器输出电压信号u(k)控制液压泵排量的比例阀,改变液压泵的排量q(k),使变量泵吸收扭矩始终追踪发动机输出扭矩,稳定发动机的转速,从而达到了节能减耗的目的。图1挖掘机单泵功率匹配系统改进的单神经元自适应PID控制器改进的单神经元自适应PID控制器,通过对加权系数的调整来实现自适应、自组织功能,权系数的调整按有监督的Hebb学习规则实现。由于学习系统输入信号的控制对象的信号
7、存在不规范性,为保证学习算法的收敛性和控制的鲁棒性,采用规范化学习算法,应用于挖掘机单变量泵功率匹配中的改进的单神经元自[3,4]适应PID控制算法及学习算法为:r(k)-y(k)e(k)>
8、e0
9、e(k)=0e(k)<
10、e0
11、(3)3u(k)=u(k-1)+KEwic(k)xi(k)u1[u(k)[u2i=13wic(k)=wi(k)/E
12、wi(k)
13、(4)i=1w1(k)=w1(k-1)+Giz(k)u(k)(e(k)+$e(k))(5)w2(k)=w2(k-1)+Gpz(k)u(k)(e(k)+$e(k))(
14、6)w3(k)=w3(k-1)+Gdz(k)u(k)(e(k)+$e(k))(7)(3)~(7)式中,$e(k)=e(k)-e(k-1),z(k)=e(k),x1(k)=e(k),x2(k)=$e(k)=e(k)-e(k2-1),x3(k)=$e(k)=e(k)-2e(k-1)+e(k-2),u1、u2为变量泵排量改变对应的上、下限电压值,e0是一个可调参数
