液压挖掘机单双泵功率匹配控制策略.pdfVIP

第19卷第1期 广西工学院学报 V01．19No．1 OFTECHNOLOGY Mar．2008 2008年3月 OFGUANGXIUNIVERSITY JOURNAL 文章编号1004．6410(2008)01．0030．04 液压挖掘机单双泵功率匹配控制策略 吴彤峰1，谢国进2，谢 冰2 (1．广西工学院汽车工程系。广西柳州545006；2．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：TBll4．2；TD422．2文献标识码：A 0 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 性、大滞后等不利因素使发动机工作不稳定[1】。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，本文从发动机一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。 发动机一单变量泵功率匹配 1．1发动机一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。 发动机一变量泵的匹配关系如下【2】： 发动机的输出功率N。为： 心=M,o·n。 (1) 泵的吸收功率N一为： N一=Pp(t)·Qp=Pp(t)·q(￡)·以一=％·n一 (2) M,o：发动机的输出扭矩；n。：发动机的转速；Pp(t)：泵的出口油压；Qp：泵的输出流量； q(t)：泵的排量；M“：泵的吸收扭矩；np／：泵的转速。 由于发动机与泵是直接相联的，所以砚。=n一．当不考虑机械传动效率时，若M硝=帆，则发动机的输 出功率N二与泵的吸收功率N撕相等，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P。(f)发生变化时，实时调整泵的排量 q(￡)，使泵的吸收扭矩‰与发动机的输出扭矩M0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。 1．2发动机一单变量泵功率匹配控制器的构建 由于发动机一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，设定期望输出转速九。=，．(k)，由 收稿日期：2007—10—20 作者简介：吴彤峰(1944一)。男，湖南常宁县人．广西工学院教授．硕士研究生导师。 万方数据 第1期 吴彤峰等：液压挖掘机单双泵功率匹配控制策略 31 制器输出电压信号“(k)控制液压泵排量的比例阀。改变液压泵的排量q(足)，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。 负载压力P 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存在不规范性，为保证学习算 法的收敛