Delist.ru

Адаптивное управление рабочими процессами землеройно-транспортных машин (15.09.2007)

Автор: Мещеряков Виталий Александрович

– приращение момента сопротивления на колесном движителе, обусловленное изменением нагрузки на рабочем органе. Выполнена линеаризация зависимости (17) в окрестностях рабочей точки характеристики с помощью разложения в ряд Тейлора, и получены дифференциальные уравнения движения элементов привода. Система описывается линейным дифференциальным уравнением второго порядка

зависят от конструктивных параметров ЗТМ.

Рис. 5. Динамическая схема привода ЗТМ

Передаточная функция модели ЗТМ

– оператор дифференцирования.

Численные значения параметров модели найдены для автогрейдера ДЗ-143, работающего в режиме перемещения грунта на 2 передаче. Передаточные функции модели для режимов минимальной нагрузки, номинальной загрузки двигателя и кратковременных максимальных нагрузок соответственно:

В приводе ЗТМ с гидромеханической трансмиссией происходят более сложные процессы, поскольку кроме нелинейной регуляторной характеристики двигателя и зависимости буксования от силы тяги следует учитывать характеристику гидротрансформатора (ГТР). Разработана методика моделирования привода ЗТМ, основанная на численном решении системы дифференциальных и алгебраических уравнений, а также табличной интерполяции.

Рис. 6. Динамическая схема привода ЗТМ

с гидромеханической трансмиссией

Вывод уравнений движения элементов привода основан на схеме, представленной на рис. 6. На схеме использованы следующие обозначения:

– крутящий момент, развиваемый двигателем;

– крутящий момент на насосном колесе ГТР;

– угловая скорость насосного колеса и выходного вала двигателя;

– крутящий момент на турбинном колесе ГТР;

– угловая скорость турбинного колеса;

– момент сопротивления, обусловленный внешними нагрузками и приведенный к движителю;

– момент сцепления движителя с грунтом [97];

– угловая скорость ведомых колес, характеризующая действительную скорость ЗТМ;

– момент инерции двигателя и насосного колеса ГТР с маслом и присоединенными деталями трансмиссии;

– момент инерции турбинного колеса ГТР, механической части трансмиссии и движителей;

– момент инерции поступательно движущихся частей ЗТМ с призмой волочения, приведенный к движителю.

– коэффициент момента насоса, характеризующий прозрачность ГТР.

Полученная модель движения элементов привода состоит из дифференциального уравнения

осуществляется одномерной табличной интерполяцией.

Разработанные во второй главе модели элементов рабочих процессов ЗТМ предназначены как для исследования отдельных агрегатов ЗТМ с помощью аналитических зависимостей между параметрами рабочих процессов, так и имитационного моделирования рабочих процессов ЗТМ в целом.

В третьей главе приведены результаты имитационного моделирования рабочих процессов ЗТМ. Модели основных элементов рабочих процессов ЗТМ объединены в имитационную модель, и проведен вычислительный эксперимент. При построении дискретной имитационной модели приняты следующие основные допущения:

- исследовано прямолинейное движение машины;

- конструкция считается абсолютно жесткой;

- не учитываются люфты и трение между элементами рабочего оборудования;

- не учитываются упруго-демпфирующие свойства движителей;

- динамические характеристики дизеля с регулятором подачи топлива и гидротрансформатора гидромеханической трансмиссии заменены статическими;

- координаты обработанной поверхности грунта полностью определяются координатами режущей кромки рабочего органа;

- не учитывается отбор мощности двигателя на привод рабочего органа и вспомогательных механизмов;

- скорость движения штоков гидроцилиндров одинакова при подъеме и заглублении рабочего органа и не зависит от приложенных нагрузок;

- сопротивление перекатыванию движителей является постоянным.

Большинство допущений при моделировании тяговых режимов автогрейдера компенсируется случайными флюктуациями силы сопротивления на рабочем органе, т.е. учет немоделируемой динамики рабочих процессов сводится к формированию случайных возмущений, действующих на ЗТМ.

Имитационная модель реализована в MATLAB/Simulink. Модель содержит универсальную часть (рис. 7), которая используется при моделировании режима профилирования грунта и тяговых режимов автогрейдера как с механической, так и с гидромеханической трансмиссиями, а также различными видами регуляторов САУ. На рис. 8 показана часть имитационной модели, дополняющая рис. 7, предназначенная для моделирования процесса профилирования поверхности земляного полотна автогрейдером с механической трансмиссией и релейным регулятором САУ. Параметры САУ выбраны по аналогу – системе «Профиль-30»: ширина зоны нечувствительности регулятора 0,7 мм, скорость штоков гидроцилиндров 15 мм/с. САУ поддерживает заданные высотные координаты правой и левой сторон отвала.

Выполнены исследования тяговых режимов автогрейдера, оснащенного САУ рабочим органом. Целью автоматического управления является поддержание заданного нагрузочного режима. Исследован рабочий процесс автогрейдера с релейным регулятором САУ, управляющим трехпозиционным гидрораспределителем гидроцилиндров подъема-заглубления рабочего органа. Также исследован рабочий процесс автогрейдера с пропорциональным регулятором САУ. На рис. 9 показана часть имитационной модели рабочего процесса автогрейдера с гидромеханической трансмиссией и регулятором пропорционального типа.

 кВт, что на 20,1% больше, чем у автогрейдера с гидромеханической трансмиссией.

 кН. Оценка выходных показателей свидетельствует о значительном снижении скорости и тяговой мощности, но не за счет перехода рабочей точки регуляторной характеристики двигателя на корректорную ветвь, а из-за изменения передаточного отношения и снижения КПД гидротрансформатора.

загрузка...