电液比例控制在农林业机器人中的应用

比例控制系统是电液控制技术的一项新发展,采用电液比例控制技术可以有效地提高整个系统的性能。电液比例阀具有优良的静态性能和适当的动态性能,并且容易实现连续控制和自动无级调速。根据电液比例阀的特点和系统构成,提出了计算机开环控制和远程闭环控制系统方案,由主控计算机、各种传感器、通信模块、液压泵站、电液比例阀、液压缸和相应的数据通信线等组成现场实时网络控制系统,并应用于农林业机器人的控制系统设计。     

变截面板簧轧机电液伺服系统性能分析

设计了变截面板簧轧机电液伺服系统,该系统采用了工控机和PLC组成的两级计算机控制方式。建立了由电液伺服阀、伺服液压缸和轧辊组成的伺服控制系统数学模型。在分析系统的稳态性能和动态性能基础上,采用PID校正方式,进一步增大了系统的剪切频率,缩短了调节时间,降低了稳态误差。结果表明轧机电液伺服系统的稳定性好、控制精度高,达到了设计目的。     

电液比例变量泵动态特性仿真与试验

为了提供一个准确的电液比例变量泵动态元件模型,应用在设计系统中以提高系统的精确性,首先对某型号电液比例变量泵进行机械结构参数测绘,确立电液比例变量泵的基本结构参数,然后根据泵、阀性能参数,利用AMESim软件平台建立了比例流量伺服阀和变量泵的仿真模型。通过对压力、流量、比例阀开口量等多种参数的组合控制,对电液比例变量泵动态特性进行仿真测试和试验验证,得到了相吻合的动态响应曲线,验证了模型的准确性,并直观反映出流量、压力双控下,比例流量伺服阀阀芯、斜盘摆角及其系统压力各种变化的动态响应情况。进一步对电液比例变量泵仿真模型中比例流量伺服阀响应速度、阀口开度增益、控制活塞直径等参数对斜盘动态特性影响进行了研究,结果表明比例流量伺服阀响应越高、阀口开度增益越大、控制活塞直径越小,斜盘动态响应越快,但阀口开度增益过大,会导致斜盘响应超调增加,影响斜盘的动态特性。     

装载机中数字电液比例控制系统的仿真

介绍了用全新的数字电液比例先导控制方向阀——高速开关阀取代传统的电液比例阀,与多路阀构成数字电液比例换向阀,实现对装载机的数字化电液比例控制。然后用Matlab仿真软件中的Simulink对高速开关阀进行动态特性仿真,证明通过改变它的占空比可以控制多路阀的流量,从而达到控制工作部件的运动速度。     

PLC在小麦喷雾器精准施药控制中的应用

为了实现麦田精确施药的自动化,基于PLC控制器建立喷药流量控制模型,进而实现喷药自动化控制。PLC控制器采集流量传感器数据,上传到控制中心,经过喷药流量控制模型计算后,控制信号返回PLC控制器,通过PLC输出控制电压,实现电磁比例阀开闭控制,进而调整流量。测试PLC控制器线性输入范围,建立比例阀开合度与PLC控制信号关系,标定流量传感器;建立流量与PLC控制信号关系式,完成喷药流量控制模型。测试结果表明,系统具有良好的精度与可靠性。     

电液比例控制在旋耕机刀轴疲劳试验中的应用

采用PLC控制和电液比例技术实现对旋耕机刀轴施加弯曲载荷的过程控制。所构成的加载系统,其载荷大小易调节和控制,可实现正弦、脉动和随机加载,并且能进行单点或多点多方向加载,因而为室内快速模拟旋耕机刀轴弯曲载荷的疲劳试验打下了基础。     

基于CAN总线的变量施肥控制器设计

阐述了基于CAN总线的变量施肥作业系统的组成及电液比例阀控液压马达排肥驱动系统,设计了变量施肥控制器和基于电液比例阀的闭环PID控制算法.利用阶跃响应对PID参数进行整定并分析了闭环控制系统的性能,同时制定了基于CAN总线的通讯协议;推导了施肥量控制公式,并对尿素、磷酸二铵和复合肥3种常用颗粒肥料的控制曲线进行了标定,田间常量和变量施肥试验表明,所设计的变量施肥控制器能满足变量作业的要求.     

先导式电液比例阀的特性研究

液压阀是控制液流的压力、流量和方向的控制元件。目前在液压领域的流量控制阀主要原理是采用阀芯运动改变节流面积进而改变流量的。基于先导式溢流阀的原理,设计一款先导阀芯与主阀芯同轴配合的液压阀,提出基于CFD仿真的液压阀流量性能控制设计方法,比较主阀芯的结构形式。建立基于先导式电液比例阀结构的数学模型,并利用MATLAB进行建模仿真分析。为验证阀的动、静态流量性能,建立MATLAB模型,确定阀芯的面积—位移特性实现比例流量控制,并在试验台进行试验,验证其静态和动态流量性能。结果显示,采用矩形空心缓冲头阀芯具有良好的小流量比例特性,电液比例阀电压与流量的曲线线性度系数为0.983,流量的动态阶跃效应超调量为7%,调整时间为0.02 s。     

拖拉机液压悬挂耕深电液控制系统设计与试验

从拖拉机液压悬挂耕深电液控制系统原理出发,设计了一种以电液比例阀为主控制阀的耕深电液控制系统,建立该系统数学模型,分析其位控制和力控制特性,并进行了试验验证.试验结果表明:采用耕深电液控制系统,其位控制过渡时间为0.65 s,静差为±1.5 cm;力控制调节时间为7.5 s;力位综合控制耕深为20cm时,耕深的波动范围为±1 crn.能够满足农机具田间作业时耕深的控制精度和稳定性要求.     

遥操作机器人存在时延的位置控制研究

以电液伺服遥操作主从机器人为控制对象 ,在系统存在时延的条件下 ,实现机器人从动机械手位置和姿态行程跟随主手操纵柄位置的控制。通过建立电液比例阀控制不对称液压缸的数学模型 ,分析了 Smith数字控制器的原理和实现方法 ,并与传统的控制方法进行了对比研究。针对不同时延进行了仿真试验 ,仿真结果表明 ,该方法对电液伺服遥操作机器人的位置控制具有良好的效果和较强的鲁棒性 ,证明了方法的有效性     

液压比例阀及伺服阀测试系统设计

为准确评价电液比例阀和伺服阀的性能优劣,通过对液压比例阀及伺服阀的测试原理、工况及测试回路的研究分析,设计了液压比例阀及伺服阀的测试系统。该测试系统通过阀门两侧压力差和阀内泄漏量的测定,不但可以确定出比例阀及伺服阀的性能情况,还能指导改进加工工艺,提高阀门制造精度。      

电液比例方向控制液压系统分析

在近些年机电工程发展建设的过程中,随着经济、技术等多方面的发展和变化,电液比例方向控制液压系统出现并得到广泛的发展。文章对电液比例方向控制液压系统的要求、原理进行分析,对其中的问题进行总结,进一步促进系统的完善。     

悬挂式农机具电液智能控制系统设计

【目的】提升悬挂农机生产性能,提高农业生产效率。【方法】笔者分析了悬挂式农机具电液控制系统的整体构成模块,包括驾驶员控制面板、智能传感器、液压系统、电子控制单元以及悬挂机构;根据电液控制系统原理,提出了硬件设计与软件设计方案;利用STM32F103单片机作为核心控制单元,通过脉宽调制（Pulse Width Modulation, PWM）信号输出可有效驱动电路,以实现对比例阀及液压调速的合理控制。【结果】当PWM信号占空比不断增加时,马达转速也在不断提升。当占空比在5%～25%变化时,液压马达运行转速从18.1 r/min提升至610.9 r/min,整体提升速度较快。尤其是当动力输出轴占空比为25%时,受到负载反馈影响,转速增幅较大。当占空比在5%以内时,产生了比例阀开度死区,流量不足,此时的转速为0。当占空比为55%时,比例阀开度处于最大状态,出现了流量饱和现象,此时的液压马达运行转速最大,且不再提升。【结论】通过PWM信号占空比对控制系统的性能进行试验分析,该设计通过控制比例阀液压来进行调速和提升手柄控制模块性能,实现了悬挂式农机具的智能化控制。     

电液比例方向控制液压系统分析

在近些年的机电工程发展建设过程中,随着经济、技术等多方面的发展和变化,电液比例方向控制液压系统出现并得到广泛地应用发展。文章通过对电液比例方向控制液压系统的要求、原理进行分析以及研究,并对其中的问题进行总结研究,从而进一步促进系统的完善。     

数字农业平台中央控制系统的开发

介绍了建立数字农业平台的构思;在分析中央控制系统总体功能的基础上,提出中央控制系统的具体设计方案;选用工控机、PLC组成系统硬件环境,利用组态软件和VisualC 6.0来开发系统软件,来实现系统的控制。     

动圈式力马达特性有限元建模与分析

动圈式力马达又称为动圈式比例电磁铁,是电液比例阀、伺服阀的基础核心部件,广泛应用于电液系统、电磁振动系统中。动圈式力马达磁路计算因影响因子分散、非线性因素和强耦合因素过多,采用传统的磁路理论计算极为困难。本文基于有限元方法,建立了动圈式力马达的精确数学模型,通过Ansoft软件仿真,对永磁体半径、永磁体高度、主气隙高度、极靴厚度等关键结构参数对输出力特性的影响进行了分析,为进一步提升动圈式力马达的输出力特性提供了可靠依据。     

轮式拖拉机电液转向系统的建模与仿真

针对轮式拖拉机的液压转向系统,提出了由中央控制器、脉宽调制放大器、比例阀控缸、转向执行机构构成的电液转向系统的数学模型,该模型是在假定液体不可压缩、滑阀无摩擦、零开口的基础上线性化的,线性化模型采用MATLAB Simulink进行仿真,并通过野外实车运行验证.结果表明,对系统死区、饱和、时间延迟进行补偿的三阶线性化模型,在转向角为[-10°,+10°]的范围内电液转向系统的动态特性是比较理想的.     

重型拖拉机电液悬挂比例控制器设计

设计了一种基于飞思卡尔MC9S12XS128型微处理器的电液悬挂比例控制器。根据重型拖拉机电液悬挂系统控制要求,在分析现有重型拖拉机电液悬挂比例控制器的结构、类型和特点的基础上,确定了比例控制器的整体设计方案,在CodeWarrior环境下完成软件程序设计,采用PID控制算法实现对拖拉机作业机组的位控制、牵引力控制和力位综合控制。以重型拖拉机电液悬挂系统为试验平台,对所设计的电液悬挂比例控制器进行了田间试验,牵引力和耕深控制的过渡时间分别为3.89s和0.81s。结果表明：比例控制器对重型拖拉机悬挂装置的综合控制具有响应快、精度高、稳定性强等特点,在保证拖拉机平顺性和作业质量的同时,提高了作业效率,降低了拖拉机驾驶员的劳动强度。     

双向电液比例张力绞车的直接自适应鲁棒控制

设计了基于比例溢流阀调压回路的双向电液比例张力绞车,并进行了理论分析。针对液压系统的不确定性因素以及卷绕机构参数变化对张力控制的影响,提出了直接自适应鲁棒电液张力控制方法,并用张力负载模拟试验系统进行了研究。理论分析与试验均表明,对于具有不确定性因素的张力跟踪控制,所设计的电液张力绞车及其控制策略,具有良好的控制性能。     

中耕管理车电液比例转向系统的设计及仿真

为了提高农业中耕管理车辆工作现场转向系统的灵活性,避免因过大转弯半径对车辆造成不可逆的损坏,设计了一种具有多种转向方式的中耕管理车,包括前轮转向方式、四轮转向方式及斜走方式;对转向系统的核心采用电液比例技术,实现对转向角度的精确控制;同时,建立了电液比例系统的数学模型,并运用AMESim软件模拟系统。在常用控制算法的基础上加入PID控制算法进行优化,在K_P=5、K_I=0. 02和K_D=0的条件下,转向控制响应更好,响应信号相对接近理想状态。