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液壓挖掘機(jī)工裝軌跡自動控制系統(tǒng)
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  • 液壓挖掘機(jī)工裝軌跡自動控制系統(tǒng)開卷設(shè)計題：液壓挖掘機(jī)工裝軌跡自動控制系統(tǒng)框圖如下圖所示，按下述要求論述系統(tǒng)的設(shè)計及分析過程。（100分）
    1）計算框圖中各部分的數(shù)學(xué)建模（傳遞函數(shù)）和分析過程
    2）說明挖掘機(jī)鏟斗軌跡的運動學(xué)求解過程
    3）說明控制方法的選擇及參數(shù)調(diào)整過程
    4）說明A/D、D/A卡作用及的作用與工作原理
    5）說明系統(tǒng)的分析過程














    分析挖掘機(jī)鏟斗軌跡的運動學(xué)求解，即鏟斗相對于參考坐標(biāo)系的位置

    按照D-H坐標(biāo)系的規(guī)則和定義，設(shè)置微機(jī)操縱系統(tǒng)液壓挖掘機(jī)的桿件坐標(biāo)系，如圖所示。第0號坐標(biāo)系在基座上的位置和方向任選，只要Z0軸沿第一關(guān)節(jié)運動軸，即挖掘機(jī)上車回轉(zhuǎn)中心即可。最后一個坐標(biāo)系，即第4號坐標(biāo)系，可放在鏟斗的任何部分，只要Z3與Z4垂直即可。去鏟斗縱向?qū)ΨQ面上鏟斗與斗桿的鉸接點O3與斗齒尖連成X4軸，鉸點的回轉(zhuǎn)軸線為軸。X1是工裝縱向?qū)ΨQ面上的一根水平軸，X2在動臂兩端鉸點連線上，X3在斗桿兩端鉸點連線上。




    i
    1
    2
    3
    4




    通過矩陣變換，首先把第四象限的坐標(biāo)變換到第三象限，再把第三象限的坐標(biāo)變換到第二象限，再把第一象限的坐標(biāo)變換到第一象限，再把第一象限變換到第0象限，因此，鏟斗坐標(biāo)系到大地坐標(biāo)系的變換矩陣為：




    根據(jù)題目所給參數(shù)，取l1=500mm,l2=2558mm,l3=1332mm,l4=400mm,取斗尖位置坐標(biāo)在基座坐標(biāo)系中的表示為（X1,Y1,Z1）,由此可得：








    斗桿液壓缸的傳遞函數(shù)：

    缸徑D=90mm，活塞桿直徑d=50mm，行程H=585mm

    則

    活塞的平均面積


    容腔總?cè)莘e


    液壓缸固有頻率
    式中取，因為題目未給出m，假設(shè)m取值為500kg


    液壓阻尼比
    式中


    所以，綜上可得，斗桿液壓缸傳遞函數(shù)為：


    ...
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