數(shù)控系統(tǒng)輔助液壓挖掘機的概念課程畢業(yè)設計外文文獻翻譯@中英文翻譯@外文翻譯

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of to of is on on a r A r D it be as It of of or of be of be as a q 1998 . he of in to of as a 3 to a 0% 0% in of no is to in of to be of To it is to a of as as of 2. of t it is to in to be a of It of . ‘, of to of be to a of is on be d w x ? . as 3 : 1 of is on of of of 2 of of is in of 3is He in of of 4 of a to of by of or 5 a to of a it be or 6 be as of by is of 7 by be by to in as of of is on by . of he on on a C rA rC x 4–17 of of is by by is on to ID or w x 14 . It of of of to is of is of It w x as in 5 . In is In is in in a On of of In of an of he x 15–17 in or in to In of of to of or is y in be of of of of or In of it is to of or is n of by It be by or of in of is in is by in to 7 , of is 7. 8, of to It is by to of is 9 0, is as a on be ‘of 2 to or a of of it is to It be In is to be of is on to in of on is ? is to of be is be as is as a of of is up to of 1 . If be as a ? of a be is by of be up to to If , so of in a of 11 2. As a of of 11. 11, in is is 12. 4. be as It of of or of be of be as is by of to of an 數(shù)控系統(tǒng)輔助液壓挖掘機的概念 摘要 數(shù)控系統(tǒng)輔助液壓挖掘機操作者的概念被提出和討論。然后，基于描述概念性的控制系統(tǒng)被安裝在專門的數(shù)控平臺上，平臺上配備 D/A 和 A/D 轉換器，已經在小型液壓拉鏟挖掘機 工裝上應用。實驗結果表明它能滿足所有描述的需求，并且能用于輔助 機器操作員工作。它能為精密工具做引導，了解的運動的自動重復和特定工具軌道 (包括最佳的路徑 )，還有自動改進或優(yōu)化路徑。工具軌道也能被規(guī)定使用設定模型，使挖掘機成為遙控操縱類別的機器?，F(xiàn)行的系統(tǒng)能基本用于真機控制系統(tǒng)。 1998 學 版權所有。 關鍵詞 ： 數(shù)控系統(tǒng)；液壓挖掘機；工具軌道 1 介紹 重型機械的自動化，包括液壓挖掘機在內，始于 20 世紀七十年代中期并成為可能。這主要由于時實控制系統(tǒng)和高動力性能的液壓元件的發(fā)明。第一臺配備若干機械電子系統(tǒng)的挖掘機被當作模型展示，這是 3 展覽會準備的未來的液壓挖掘機。自從那次以后，許多配備了自動控制系統(tǒng)的器被展現(xiàn)和要求 如引擎操作，泵操作，機器工裝，機器診斷等等。這種系統(tǒng)帶來了真正的幫助和明顯的利潤。舉例來說 , 被裝備 統(tǒng)的 902 挖掘機（對于挖溝機），對比沒有配備這種自動控制系統(tǒng)的相同機型來說，效率提高達 40％成本降低 30％。雖然一些機器的自動系統(tǒng)（在一些情況下的優(yōu)化）發(fā)展的相當快，但是直到現(xiàn)在主要的機器程序－推處理 的自動化相當?shù)挠邢蓿ㄈ缰貜瓦\動和激光平行系統(tǒng)等等），并且優(yōu)化處理系統(tǒng)還沒有發(fā)展。比較新的實驗結果清晰地表明，優(yōu)化的工裝軌跡在連續(xù)材料情況下，工具的尖端不得不沿著前一個推擠過程形成的滑道運動。實際上了解這樣的軌跡和真機，為工具的運動建立了一個特別的控制系統(tǒng)是必要的，這使得實現(xiàn)這樣的軌跡像實現(xiàn)其它幫助操作員實現(xiàn)其它任務一樣?？紤]到日益加重的機器的發(fā)展，這種系統(tǒng)必須適應數(shù)控電 — 液驅動。經核實試驗結果，這種控制系統(tǒng)的概念在這篇文章中提出。 2 計算機輔助控制系統(tǒng)的基本 據之前顯示，在推土過程中分析土體變形的力學機理，可能決定刀具軌跡的優(yōu)化。然而，在連續(xù)的材料中產生了工具沿著滑線的自動移動，這必須成為被提倡的系統(tǒng)的一個重要選項。這也應該成為精密工具的向導，自動重復已經確認的運動（例如“討論會”），實現(xiàn)一些手工不能實現(xiàn)的工具動作等等。 考慮到對重型機器自動化的經驗少，這樣的系統(tǒng)應該被裝配在機器 上來協(xié)助操作員，并且扮演決定性和控制性的角色。因此，在控制系統(tǒng)和操作員之間的適當?shù)姆蛛x是必要的。 這種用于挖掘機上的控制系統(tǒng)是建立在實驗室范圍上的，其基本假設可以闡述如下 [13]，（ 1）控制中心的操作系統(tǒng)是基于兩個數(shù)字系統(tǒng)的協(xié)作下的。第一個通過控制液壓缸的位置來控制機械夾具的運動。第二個為第一個系統(tǒng)產生控制信號。（ 2）在標準工況下，夾具液壓缸的比例液壓閥通過計算機來控制。直接的操作員控制僅在出現(xiàn)緊急情況下才能用。（ 3）機器環(huán)境和控制系統(tǒng)之間的反饋是通過操作員來實現(xiàn)的。他連續(xù)的參加機器夾具運動控制的過程中。（ 4）為了了解這種人工控制不能實現(xiàn)的工具運動，操作員有可能通過硬件或軟件來調整單個液壓缸的位移。（ 5）操作員有可能轉換夾具運動的自動控制來認識特殊的工具軌跡。在這里，工具的尖端沿著滑線或特定的已經確認的或是事先存在的軌跡移動。（ 6）優(yōu)化的工具軌跡也可以被認為是操作員給定的軌跡的修正。（ 7）系統(tǒng)可以在考慮某些限制的基礎上來修正操作員說給定的軌跡，如：幾何關系限制，泵的最大能力限制，泵的最大輸出限制和泵的最大功率限制等等。 現(xiàn)行的概念是基于操作員和控制系統(tǒng)之間的協(xié)作，這就是說夾具的移動是在控制系統(tǒng)修正下的操作員的 控制或是在操作員的命下控制系統(tǒng)的自動化控制。 3 控制系統(tǒng)功能實例 控制系統(tǒng)基于上述理念被安裝在一個特殊的數(shù)控場合，配備有 C/A、A/C 轉換器。在小型液壓挖掘機 設備中有所應用 [14夾具利用液壓缸的位置控制系統(tǒng)來實現(xiàn)夾具的位移控制。夾具液壓缸位移是靠變量柱塞泵反饋的成比例液壓值來控制的。夾具液壓缸控制系統(tǒng)基于三個液壓控制系統(tǒng)，每個控制系統(tǒng)應用 是狀態(tài)控制器，控制不同的液壓缸的位移 [14]。 它可以用 工具軌跡計劃編制，測量作用力和位移，以及其它于夾具位移有關的量來控制夾具的 位移。實驗的數(shù)據的獲得也是可行的。 當建立控制系統(tǒng)時，應該考慮的相當重要的問題之一是工具軌跡計劃編制的方法。這種方法（通常）從兩步來認識 [15],在第一步中，計劃和決定軌跡的形狀。在第二步中，軌跡曲線已決定性的方法按時間進行參數(shù)化，這種決定性的方法把軌跡定義在廣義坐標內。在此基礎上，推廣到廣義坐標的時間描述機器構造空間被決定。挖掘機在這種情況下，液壓缸的長度都是相匹配的。然后，它們作為控制系統(tǒng)信號被用于重復計劃好的軌跡。有些系統(tǒng)能力描述如下。 具沿著指定好的路線移動 為實驗平臺建立的控制系統(tǒng)，在挖 掘機工作空間或是在其構造空間內運動應用“點對點”技術用這種方法，坐標的最初和最終的點以及足夠數(shù)量的特有的節(jié)點被定義。然后描述這個點的值被導入系統(tǒng)，而其余各點的軌跡的計算采用內差值法。線性的或是三次多項式差值法被應用。軌跡的時間參數(shù)化才能通過確定的軌跡運行時間，以及其劃分個別路徑環(huán)節(jié)而被認識?？紤]到系統(tǒng)計算液壓缸的速度的一些限制，測定兩個相鄰點之間的運行時間（或者在最優(yōu)化的情況下）。 在這樣的標準挖掘施工情況下，很難精確實現(xiàn)軌跡，在這里同時移動兩三個液壓缸是必要的。 著直線的工具移動 在當前的情況下 ，裝置的液壓缸的同時移動通過硬件實現(xiàn)，這意思就是通過建模實現(xiàn)。它也可以通過軟件來實現(xiàn)，這意思是通過機器操作者實現(xiàn)（用專門的按鈕）。機器在任意工作空間內，工具水平或垂直切削角度保持為常數(shù)。在構造空間內，以點的方法描述工具路徑。此外，機器操作者可以決定移動速度。速度靠控制系統(tǒng)考慮輸出反饋的情況下保證正確。水平運動的控制結果在圖 7 和圖 8 中表示出來。切削工具的軌跡在圖 7 中表示出來。他們假設反饋的計算長度以點線表示出來。工具軌跡的時間參數(shù)化方法于建模相似，看起來操作者給的速度太高，并且系統(tǒng)修正的液壓缸移動適時的與假設 輸出反饋相保持。工具沿著斜線移動的例子在圖 9 和圖 10 中展示出來。在圖中工具軌跡和相應液壓缸被畫出來，這樣的移動以水平和垂直運動之和來實現(xiàn)（斜線以水平和垂直速度來合成）。例如，沿著斜線的軌跡可以在推擠過程的退回階段沿著滑線或自動形成，使得土壤陡坎。 3. 3 沿著滑線的工具的自動移動 實驗結果分析的土壤搡過程顯示，預計理論滑線的位置合周期的優(yōu)化工具軌跡是可能的?？梢栽隍炇仪闆r下的均勻材料中實現(xiàn)。在現(xiàn)實情況下，當材料不是均勻的或是不好定義的時，材料的滑線必須自動的被探測。滑線探測的自動化過程是基于觀察的 ，當工具開始穿透稠密的材料時，作用在工具上的水平力的增加時可以觀察的。這種情況也發(fā)生在當工具尖端從沿著滑線（這里的物質密度相當小）向沒有動過的材料（滑線上下沒有改變的材料）移動時。然而，推力增加的觀察能被用于滑線的探測。這個過程在下面簡要介紹和實現(xiàn)。 切削工具的移動時水平、垂直合旋轉運動的合成，并且的水平反作用力被測量和跟蹤。首先，當水平力下降時，工具水平向前移動，同時伴隨滑線系統(tǒng)從末端產生，一個特別的過程（以旋轉工具為例）被實現(xiàn)。然后，當水平力增加并且超過定義值時。工具按照指定的位移值垂直運動，并且再進行 水平移動（工具的旋轉被增加）。如果這樣，工具再一次垂直運動（按照所描述的位移），并且然后水平運動等等，這樣工具的尖端自動沿著滑線移動（以步進方式）。 初步測試的結果在圖 11 和圖 12 中展示出來。作為一個簡化的模型，工具沿著土壤陡坡傾斜 可能被調查。為了定義水平力的最大值和定義垂直位移，控制系統(tǒng)自動沿著陡坡跟隨工具。橫向力于橫向位移和工具軌跡進行滑線偵察在圖 11 中展示。圖 11 的部分放大在圖 12 中展示，圖 12 展示了控制系統(tǒng)的作用。 4 總結 實驗結果表明 ,提出的控制系統(tǒng)能夠滿足上述所有要求的描述 ,可以用來作為機床操作協(xié)助。自動重復實現(xiàn)運動，專用工具（包括高度優(yōu)化路徑）軌跡的實現(xiàn)和自動改進或實現(xiàn)路徑的優(yōu)化。工具軌跡也可以用建模來規(guī)定，使挖掘機成為遙控機器?，F(xiàn)行的系統(tǒng)能作為真實機器控制系統(tǒng)的基礎。 致謝 這個研究得到了 程‘用于挖掘機這類重型機械的土壤搡過程的優(yōu)化’的贊助，并在基爾科技大學實現(xiàn)。