查看完整版本: 中英文对照-液压挖掘机的半自动控制系统

中英文对照-液压挖掘机的半自动控制系统

液压挖掘机的半自动控制系统
摘要
开发出了一种应用于液压挖掘机的半自动控制系统。采用该系统，即使是不熟练的操作者也能容易和精确地操控液压挖掘机。构造出了具有控制器的液压挖掘机的精确数学控制模型，同时通过模拟实验研发出了其控制算法，并将其应用在液压挖掘机上，由此可以估算出它的工作效率。依照此法，可通过正反馈及前馈控制、非线性补偿、状态反馈和增益调度等各种手段获得较高的控制精度和稳定性能。
关键词：施工机械；液压挖掘机；前馈；状态反馈；操作
1 引言
    液压挖掘机，被称为大型铰接式机器人，是一种施工机械。采用这种机器进行挖掘和装载操作，要求司机要具备高水平的操作技能，即便是熟练的司机也会产生相当大的疲劳。另一方面，随着操作者年龄增大，熟练司机的数量因而也将会减少。开发出一种让任何人都能容易操控的液压挖掘机就非常必要了。
    液压挖掘机之所以要求较高的操作技能，其理由如下。
1.液压挖掘机的操作，至少有两个操作手柄必须同时操作并且要协调好。
2.操作手柄的动作方向与其所控的臂杆组件的运动方向不同。
例如，液压挖掘机的反铲水平动作，必须同时操控三个操作手柄（动臂，斗柄，铲斗）使铲斗的顶部沿着水平面运动。在这种情况下，操作手柄的操作表明了执行元件的动作方向，但是这种方向与工作方向不同。
如果司机只要操控一个操作杆，而其它自由杆臂自动的随动动作，操作就变得非常简单。这就是所谓的半自动控制系统。
开发这种半自动控制系统，必须解决以下两个技术难题。
1.        自动控制系统必须采用普通的控制阀。
2.        液压挖掘机必须补偿其动态特性以提高其控制精度。
2 液压挖掘机的模型
为了研究液压挖掘机的控制算法,必须分析液压挖掘机的数学模型。液压挖掘机的动臂、斗柄、铲斗都是由液压力驱动。
2.1 动态模型
假定每一臂杆组件都是刚体，由拉格朗日运动方程可得以下表达式：    其中                  
                              
                       
                                   
                              
g是重力加速度；θi铰接点角度；τi是提供的扭矩；li组件的长度；lgi转轴中心到重心之距；mi组件的质量；Ii是重心处的转动惯量(下标i=1-3;依次表示动臂，斗柄，铲斗)。
2.2 挖掘机模型
  每一臂杆组件都是由液压缸驱动，液压缸的流量是滑阀控制的。可作如下假设：
1.液压阀的开度与阀芯的位移成比例。
2.系统无液压油泄漏。
3.液压油流经液压管道时无压力损失。
4.液压缸的顶部与杆的两侧同样都是有效区域。
在这个问题上，对于每一臂杆组件，从液压缸的压力流量特性可得出以下方程：

当
               时；
其中，Ai是液压缸的有效横截面积;hi是液压缸的长度;Xi是滑芯的位置；Psi是供给压力;P1i是液压缸的顶边压力；P2i是液压缸的杆边压力；Vi是在液压缸和管道的油量；Bi是滑阀的宽度；γ是油的密度；K是油分子的黏度；c是流量系数。
2.3滑阀的反应特性  
滑阀动作对液压挖掘机的控制特性产生会很大的影响。因而，假定滑阀相对参考输入有以下的一阶延迟。

其中， 是滑芯位移的参考输入； 是时间常数。
3 角度控制系统
θ角基本上由随动参考输入角θγ通过位置反馈来控制。为了获得更精确的控制，非线性补偿和状态反馈均加入位置反馈中。
3.1 非线性补偿
在普通的自动控制系统中，常使用如伺服阀这一类新的控制装置。在半自动控制系统中，为了实现自控与手控的协调，必须使用手动的主控阀。这一类阀中，阀芯的位移与阀的开度是非线性的关系。因此，自动控制操作中，利用这种关系，阀芯位移可由所要求的阀的开度反推出来。同时，非线性是可以补偿的。
3.2 状态反馈
建立在第2节所讨论的模型的基础上，若动臂角度控制动态特性以一定的标准位置逼近而线性化（滑芯位移X 10，液压缸压力差P 110，动臂夹角 θ10），则该闭环传递函数为

其中，Kp是位置反馈增益系数；
  
               

由于系统有较小的系数a1,所以反应是不稳定的。例如，大型液压挖掘机SK-16中。X10是0，给出的系数a0=2.7 10 ,a1=6.0 10 ,a2=1.2 10 .加上加速度反馈放大系数Ka，因而闭环的传递函数就是

加入这个因素,系数S 就变大，系统趋于稳定。可见，利用加速度反馈来提高反应特性效果明显。
但是，一般很难精确的测出加速度。为了避免这个问题，改用液压缸力反馈取代加速度反馈。于是，液压缸力由测出的缸内的压力计算而滤掉其低频部分。这就是所谓的压力反馈。                                      
4 半自动控制系统
建立在模拟实验的基础上，半自动控制系统已制造出来，应用在SK-16型挖掘机上试验。通过现场试验可验证其操作性。这一节将讨论该控制系统的结构与功能。
4.1 结构
控制系统由控制器、传感器、人机接口和液压系统组成。
控制器是采用16位的微处理器，能接收来自动臂、斗柄、铲斗传感器的角度输入信号，控制每一操作手柄的位置，选择相应的控制模式和计算其实际改变量，将来自放大器的信号以电信号形式输出结果。液压控制系统控制产生的液压力与电磁比例阀的电信号成比例，主控阀的滑芯的位置控制流入液压缸液压油的流量。
为获得高速度、高精度控制，在控制器上采用数字处理芯片，传感器上使用高分辨率的磁编码器。除此之外，在每一液压缸上安装压力传感器以便获得压力反馈信号。
以上处理后的数据都存在存储器上，可以从通信端口中读出。
4.2 控制功能
控制系统有三种控制模式，能根据操作杆和选择开关自动切换。其具体功能如下。
（1）反铲水平动作模式：用水平反铲切换开关，在手控斗柄推动操作中，系统自动的控制斗柄以及保持斗柄底部的水平运动。在这种情况下，当斗柄操作杆开始操控时，其参考位置是从地面到斗柄底部的高度。对动臂操作杆的手控操作能暂时中断自动控制，因为手控操作的优先级高于自动控制。
（2）铲斗水平举升模式：用铲斗水平举升切换开关，在手控动臂举升操作中，系统自动控制铲斗。保持铲斗角度等于其刚开始举升时角度以阻止原材料从铲斗中泄漏。
（3）手控操作模式：当既没有选择反铲水平动作模式，也没有选择铲斗水平举升模式时，动臂，斗柄，铲斗都只能通过手动操作。
系统主要采用C语言编程来实现这些功能，以构建稳定模组提高系统的运行稳定性。
5 单个组件的自动控制测试
对于动臂、斗柄、铲斗每一组件，以±5º的梯度从最初始值开始改变其参考角度值，测量其反应，从而确定第3节所描述的控制算法的作用。
5．1 非线性补偿的作用
因为电液系统存在不灵敏区，当只有简单的位置反馈而无补偿时，稳态错误仍然存在。加入非线性补偿后能减少这种错误的产生。
5．2状态反馈控制的作用
对于斗柄和铲斗，只需位置反馈就可获得稳定响应，但是增加加速度或压力反馈能提高响应速度。以动臂为例，仅只有位置反馈时，响应趋向不稳定。加入加速度或压力反馈后，响应的稳定性得到改进。
6反铲水平控制测试
在不同的控制和操作位置下进行控制测验，观察其控制特性，同时确定最优控制参数。
6．1 前馈控制作用
在只有位置反馈的情况下，增大放大系数Kp，减少△Z错误，引起系统不稳定，导致系统延时，也就是Kp不能减小。采用第4.1节所描述的斗柄臂杆前馈控制能减少错误而不致于增大Kp。
6．2 位置的补偿作用
当反铲处在上升位置或者反铲动作完成时，反铲水平动作趋于不稳定。不稳定振荡可根据其位置改变放大系数Kp来消除。其作用表明反铲在离地大约2米时水平动作结果。与不装补偿装置的情况相比较，不装时开的情况具有补偿提供稳定响应。
6．3 控制间隔的作用
关于控制操作的控制间隔的作用，研究结果如下：
1.当控制间隔设置在超过100ms时，不稳定振荡因运动的惯性随位置而加剧。
2.当控制间隔低于50ms时，其控制操作不能作如此大提高。
因此，考虑到计算精度，控制系统选定控制间隔为50ms。
6．4 受载作用
利用控制系统，使液压挖掘机执行实际挖掘动作，以研究其受载时的影响。在控制精度方面没有发现与不加载荷时有很大的不同。
7结论
本文表明状态反馈与前馈控制组合，使精确控制液压挖掘机成为可能。同时也证实了非线性补偿能使普通控制阀应用在自动控制系统中。因而应用这些控制技术，允许即使是不熟练的司机也能容易和精确地操控液压挖掘机。
将这些控制技术应用在其它结构的机器上，如履带式起重机，能使普通结构的机器改进成为可让任何人容易操控的机器。











参考文献
[1] J. Chiba, T. Takeda, Automatic control in construction machines, Journal of SICE 21 8 1982 40–46.
[2] H. Nakamura,  A. Matsuzaki,  Automation in construction machinery, Hitachi Review 57 3 1975 55–62.
[3] T. Nakano et al., Development of large hydraulic excavator,. Mitsubishi Heavy Industries Technical Review 22 2 1985 42–51.
[4] T. Morita,  Y. Sakawa,  Modeling and control of power shovel, Transactions of SICE 22 1 1986 69–75.
[5] H. Araya et al., Automatic control system for hydraulic excavator, R&D Kobe Steel Engineering Reports 37 2  1987 74–78.
[6] P.K. Vaha,  M.J. Skibniewski,  Dynamic model of  excavator, Journal of Aerospace Engineering 6 2 1990 April.
[7] H. Hanafusa, Design of electro-hydraulic servo system for   articulated robot, Journal of the Japan Hydraulics and Pneumatics Society 13 7 1982 1–8.
[8] H.B. Kuntze et al.,  On the model-based control of a hydraulic large range robot, IFAC Robot Control 1991 207–212.


Hydraulic excavators＇semi-automatic controlled system
Abstract
A hydraulic excavators used in the semi-automatic controlled system is developed. Because of this system, even unskilled operators can easily and accurately controlled hydraulic excavators. Constructed with the hydraulic excavator controller of mathematical precision control model through simulation to develop a control algorithm, which is used in hydraulic excavators, We can estimate its efficiency. In accordance with the law, through positive feedback and feed forward control, nonlinear compensation. state feedback and gain scheduling, and other means to obtain higher accuracy and stability properties.
Keywords : construction machinery; Hydraulic excavators; feed forward; State feedback; Operation

1        Introduction
hydraulic excavators, known as the large articulated robot, a construction machinery. Using this machine excavation and loading operations, require drivers to have high operational skills, Even skilled driver would have considerable fatigue. The other hand, with the operator's age increased, the number of skilled drivers thus will be reduced. Developed a way to let anyone will be able to easily manipulate the hydraulic excavator is very necessary.
Hydraulic excavators asked for a higher operational skills, for the following reasons.
1. Hydraulic excavator operation, at least two joystick operation and must be coordinated.
2. Joystick move

到底怎么样啊？长吗？

:o :o :o :o :o :o :o :o

谢谢啊谢谢啊谢谢啊谢谢啊

钱啊,到何时才够啊!!!

:) 中文的图呢??

调节阀产品的性能检查

[b][url=http://www.samsonshanghai.com/tiaojiefa.html]调节阀[/url][/b]产品的性能检查，可分为产品出厂检验和型式试验。产品出厂检验是在产品出厂时对每一台产品进行性能检验，产品的出厂检验项目，生产厂必须逐项检查，合格后<a href="http://www.samsonshanghai.com/tiaojiefa.html">调节阀</a>方能出厂，使用单位可按这些项目验收。

优酷电视

[url=http://www.youku007.cn]优酷[/url]视频网站是为喜欢优酷电影，[url=http://www.youku007.cn]优酷电视[/url]剧的影迷们提供的一个在线优酷视频观看网站，本视频网站上所有的电视电影资源都是源于[url=http://www.youku007.cn]优酷视频[/url]网站，本身优酷007网不承载任何视频信息s

怎么都分成了好多点，有没有一大段的

北京水芭蕾

[url=http://www.music-water.com/index.asp][b]喷泉[/b][/url]艺术策划、[url=http://www.music-water.com/index.asp][b]喷泉[/b][/url]效果设计、[url=http://www.music-water.com/index.asp][b]喷泉[/b][/url]工程设计[url=http://www.music-water.com/gc.asp?id=64][b]喷泉工程[/b][/url]、技术开发、加工制作、[url=http://www.music-water.com/index.asp][b]喷泉[/b][/url]v安装调试和运行维护

因为一个软件，我们分手了

跟我一起相处五年的男友就因为一个软件，和我分手了。我从来没想过我们之间的结局会因为一个软件而终结，但事情就是这样真真实实的发生了。

我跟男友认识五年了，他长相很一般，家里也没什么钱。大学我们就认识了，还相处过一年的时间，我的第一次也献给了他，当时还天真的要和他结婚过一辈子。

后来他退学，离开了校园，说是因为家里的原因不得不退学去外面找份工作供弟弟上学，女人最容易被感情冲昏头脑，我曾经一度要闹着退学跟他一起，一起工作。家里死活都是不同意，妈妈还放出话要和他小子在一起就等她死，同学也劝我仔细想想，是啊我的自身条件也不差父母都在国企有稳定工作，我168，长相也还算对得起观众，找什么男人不好，非要找一个缀学的穷光蛋。

我又在学校待了1年，我们分开后他没有给我打过一次电话，我忍不住拨通了他的号码，那熟悉的一串数字却传来了对方已停机的叫声，好长一段时间我情绪很是失落，他怎么这么没有良心，后来我交了好几个男朋友，想要自己忘记，多到自己都数不过来了。当然还有一些Z爱的事情，也只有那个时候心情才会完全放松。大学就这样堕落的结束了。

毕业后他给我打电话说，他和几个朋友对钱在A城刚了一个小贸易公司，我是学网络营销的，想让我去帮帮忙。我一口就答应了，毕竟我还是最放不下他的。

见面那天他说现在资金紧缺就不请我在外面吃饭了，他在家做给我吃，顺便介绍一下公司的情况。我到了他家，他一把抱住我说他还是爱我的，这一年他每天都在想我，却不敢给我打电话，觉得自己配不上我。他一直在算着我毕业的时间，毕业尝试着拨通我的号码，没想到竟然接通了。我一下子就哭了，这些年我的号码一直舍不得换，也不很少关机，就算没钱也要借钱把电话欠费交了。我们那天聊得很少，大部分时间都是看着对方什么也没有说。然后我们脱掉对方的衣服，做了那个事情，我很顺从，感觉这好像是理所应当的一样。但这次他那家伙变得更长、更粗、更有力量了。

第二天我去他公司看了看，真的很小的一个公司，整个公司只有三张桌子几个电话，其他什么都没有。我了解到他公司的困境后，虽然我也只是刚毕业没有工作经验，但还是坚信我一定能帮到他的。我利用学校里学的，竭尽所能的工作着，公司网络营销的全部都是我来做的。我为他公司制作了网站，在论坛发帖子、把供应信息发送到供求等网站。没想到的是网络竟让成了他公司客户的主要来源。

一年后，他的业务慢慢好了起来，但还不至于说赚到大钱，而我每天的工作依然是发发帖子、发布一些信息、在维护维护公司的网站。他曾经开玩笑的跟我说：原来营销这么简单啊，每天上网发发信息就可以了，人人都会。

后来公司有招聘了两个员工，和我的工作一样，就是在网上发布信息。他整天忙着在外面拜访客户、请客户吃饭，我整天呆在公司。一天也只有早上半个小时也晚上能够在一起，他晚上回家很晚经常在十点以后，回家后倒床就睡，有时候甚至整夜都不回家，问他在干什么，他就说陪客户玩了一晚上。我问他有没有跟客户去找小姐，他说工作需要有时候为了做成生意要请客户去那地方消费，但自己绝对不碰小姐的。

虽然我相信他，但是事实就是这样，我们之间的距离越来越远，我有时候晚上想他了给他打电话，他总是匆忙说两句就挂电话，说是正在和客户谈生意不方便。

生意越做越大，员工也越来越多，公司也搬迁换更大的地方了。我每天的工作还是发帖、发信息，重复、乏味，让人心烦。

后来我无意中发现一个叫“推广小助手”的[url=http://www.tgxzs.com/]群发软件[/url]可以自动在网上发帖、发布供应信息，心想这下好了，有了这个[url=http://www.tgxzs.com/]论坛群发[/url]软件，再也不用做哪些让人头疼的发帖工作了。我把软件拿给他看，他很快就决定购买一套，说是送给我的礼物。

谁知道这就是我们分手的导火索，我越来越清闲，每天打开那个软件就什么也不用管了，而且发送的数量远远比之前手工发送的多太多了。没天能发送几万个帖子。那段时间他生意好的不得了。我整天上班还可以看看新闻、看看电影什么的。

几个月后，公司再次搬迁，搬到了一个非常豪华的办公楼，面积也很大，他终于有了自己的办公室，而我则和其他员工一样坐在大厅里，我和他之间的共同语言越来越少。

和他在一起这么久了，我也到了结婚的年龄，但他重来不跟我谈结婚的事情，我又一次小心翼翼的问他说我们结婚吧，他却笑道，这么早啊，他还小，还要闯事业，他的意思是30岁以后再结婚。但我等不了了，等他30岁我不就高龄产妇了，他根本就不考虑我的感受。

都说男人一有钱了就会学坏，他还是那样天天回家很晚，甚至连续几天不回家。我一个人在家，忍不住去想他是不是在外面有人了，为什么不考虑一下我的感受。

我偷偷拿到他的手机，发现里面和一个叫青青的女孩的短信都很恶心，短信里还说他现在女朋友（也就是说我）整天闲着没事，吃白饭，老是缠着他，很烦，那女孩叫他老公别烦我和你在一起很开心。我一下子就傻了，头都大了，怎么也不相信自己的眼睛。

整整一个星期我心痛如刀割一样，脑子里不断回响着“整天闲着没事，吃白饭，老是缠着他”这句话。有时候躲在公司的卫生间里偷偷的哭。晚上睡不好觉。

他冷冷的问我怎么了，这几天脸色这么难看，我也只好说昨天失眠没睡好。他要离开我了怎么办，难道就是因为那个推广小助手的破软件，让他觉得我已经不重要了吗？

我决心一定要向他问明白，我问他手机里的短信到底是怎么回事，他却火了，说我没事儿翻他手机干什么。知道什么叫隐私吗。我又问他那个叫青青的女孩是谁，他一巴掌打在我脸上，后面的事情我真的写不下去了，我的心在滴血，他把我赶出家门…………

最终我们还是分手了，虽然我极力想要去挽留，我们之间的关系就像是一缕青烟，当你本能的伸手想要去抓住，挥动手臂带来的气流却把这缕纤细的烟雾完全冲散。

我什么都没做错，为什么会这样，他永远都不知道我在他手机上看到了什么内容，而那些内容又多么伤人。就是那个推广小助手软件惹的祸，要不他也不会说我整天闲着没事儿，吃白饭，那个软件的网址[url=http://www.tgxzs.com/]http://www.tgxzs.com[/url] 有没有黑客能把它给黑掉，不要让他再害人了。