平台自动调平电液控制设计(附件)
摘 要摘 要近年来，随着大型、特大型等工程机械应用的不断增多，重型装备的开发受到了越来越多的重视。平台的调平作为各种起重机械，如起重机、举高平台车、钻井平台等工程机械的重要组成部分，对其调平控制系统的研究有很好前景与现实意义，在石油开采、海洋开发、航空航天、军事工业等领域都有较好的应用前景。本文选择重型平台作为研究对象，对其自动调平进行了研究，主要内容概括为以下几个部分：1）借鉴前人研究方法，本文创新性地提出了位移和角度综合调平控制的策略，提高了调平系统调平精度以及响应速度；2）确定液压整体方案，学习Visio 绘图软件，绘制液压原理图；3）对液压元器件进行计算选型，温习熟悉液压，机械设计等课程，查找相关技术手册，确定元器件规格；4）加强对液压支撑腿的监测，提高了对“虚腿”这一平台调平隐患的预防，从而使系统的整体可靠性能得到提高；5) 使用PDF算法的，使其更好的服务于液压系统的控制，提高了系统的精确性，加速系统响应。因为本文侧重于平台调平的控制系统研究，因此存在的缺陷是没能使用三维建模软件模拟平台受力情况，只能将系统工作压力和支腿负载受力进行假设，因而降低了数据的真实性。关键字：平台调平；电液控制系统；位移和角度综合调平策略；PDF算法Abstract 目 录
第一章 绪论 ...1
1.1 课题研究目的与选题意义 1
1.1.1 课题研究背景及目的 1
1.1.2 课题研究的实际意义 1
1.2 国内外研究现状分析总结 1
1.2.1 国外调平平台的研究概况 2
1.2.2 国内调平平台的研究概况 2
1.2.3 调平平台发展趋势 2
1.3 本章小结 3
第二章 液压调平系统研究 4
2.1 系统总体性能要求 4
2.2 重型液压平台的调平方式 4
2.2.1 调平系统一般分类 4
2.2.2 实现四点调平的方法研究 5
2.3 调平平台的调平控制策略研究 7
2.3.1 平台架构分析 7
2.3.2 调平策略分析 7
2.4 自动调平液压系统方案制定 9
第三章 液压元器件选型 12
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
4
2.2 重型液压平台的调平方式 4
2.2.1 调平系统一般分类 4
2.2.2 实现四点调平的方法研究 5
2.3 调平平台的调平控制策略研究 7
2.3.1 平台架构分析 7
2.3.2 调平策略分析 7
2.4 自动调平液压系统方案制定 9
第三章 液压元器件选型 12
3.1 液压系统主要组成部分 12
3.2 系统供油压力选择 12
3.3 液压缸设计 12
3.3.1 液压缸主要尺寸以及工作压力的确定 13
3.3.2 缸筒变形计算 14
3.3.3 活塞杆的设计计算 14
3.3.4 活塞杆连接螺纹的计算 16
3.3.5 活塞的密封结构 16
3.3.6 导向套的设计与计算 17
3.3.7 端盖和缸底的设计与计算 17
3.3.8 排气装置的设计 18
3.3.9 液压缸的安装连接结构 19
3.4 液压泵的选择 19
3.5 电动机的选择 20
3.6 过滤器的选择 20
3.7 油管与油箱设计与选择 21
3.8 本章小结 23
第四章 控制系统 24
4.1 控制系统 24
4.2 阀控液压缸电液伺服控制方程 24
4.3阀的流量方程 25
4.3.1活塞缸流量连续方程 25
4.3.2阀控活塞缸的闭环传递函数 26
4.4 调平系统参数 28
4.5 控制过程的基本概念 29
4.6 常规控制算法 29
4.7 调平系统的PLC实现 31
第五章 总结与展望 33
5.1 本文总结 33
5.2 研究展望 33
致 谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1 课题研究目的与选题意义
1.1.1 课题研究背景及目的
随着社会的发展，工程机械的发展可谓日新月异，也对其响应速度、安全性、稳定性等性能提出了很高的要求。平台的调平作为各种起重机械，如起重机、举高平台车、钻井平台等工程机械的重要组成部分，对其调平控制系统的研究有很前景与现实意义。本课题将电液控制系统应用于平台的调平，对系统的机动性、调平策略和调平精度进行较为深入的研究，为平台的在工程领域的应用提供理论支撑。
1.1.2 课题研究的实际意义
20 世纪末以来，随着电液伺服阀的诞生及其精细化、模块化和系统化的发展，液压系统在工程领域的应用越来越广，在能源开采、海洋资源开发、航空航天、军事工业等工程领域都有较好的应用前景。近年来，液压控制系统在我国受到越来越多的关注，特别是“十二五”规划明确提出，将高端重型装备列为七大战略新兴产业之一。
纵观国内外，即使传统的重型装备也正朝着精密化，智能化的方向发展。而液压系统具有单位重量、体积输出功率高，动态性能好，无级变速，调速范围宽等一系列优点，在重型装备领域中占有举足轻重的地位。
1.2 国内外研究现状分析总结
进入21 世纪，随着电子信息技术和控制技术的长足发展，系统调平方式也实现了手动到自动的转换，支撑方案也从三点支撑扩展到四点支撑甚至六点支撑，控制核心也广泛采用工业控制机、微型控制器或者PLC等更先进更智能的技术。
近年，随着世界对工程机械越来越大的需求，也从客观上要求系统调平平台具有更高的控制精度，更好的运行可靠性，更快的执行响应性。此外，世界上一些著名的电气自动化公司综合了伺服电机、智能型传感器、机电一体化控制元件和各种驱动器等，陆续推出了自己的数字化伺服控制系统。比如，处理器加载了更合理的智能控制算法；采用更高频次的CPU主板等。这些产品的面世更使得开发高精度、高稳定性、高安全性的调平系统成为一种趋势。
1.2.1 国外调平平台的研究概况
资料显示，国外平台调平的调平策略越来越多，调节的可靠性也越来越高，快速响应性和控制精度都得到很大的加强。平台调平控制系统实际上跨越多学科，例如计算机技术、PLC 技术、传感技术、通讯技术等，同时计算方法越来越多，例如模糊算法、PID 算法、伪微分算法、神经网络算法等。
总体来看，国外的调平系统普遍采用机电液一体化技术，自动化水大大提高，这不但减少了平台架设和回收的时间，也很大程度上提高了响应的快速性以及调节的稳定性，而且随着计算机技术和控制技术的不断发展，数字控制与处理技术也将在平台调平领域有很好的应用前景。
1.2.2 国内调平平台的研究概况
国内对调平平台的研究较晚，很多的研究还都停留在对局部的改装和调试，甚至很多调平阶段还需要人工手动来完成，集成化、自动化程度普遍较低。虽然近些年我国对液压、微机、传感器等研发投入较多，但总体来看，我过目前的平台调平系统自动化程度不高，调平时间较长，过程较为繁琐。下面列举几项我国就平台调平的研究成果：
据报道，中国电子科技集团第14 研究所曾研制出一套基于电液控制系统的的平台自动调平系统。该系统采用高精度、高灵敏度的倾角传感器作为测量元件，使用闭环自动控制，调平精准度达到3分钟内达到0.05°。
另外，东南大学研究出一套重型车载自动调平系统，设备自重22 吨，采用四点支撑结构，调平精度小于0.05°，整个调平时间不超过3 分钟。
1.2.3 调平平台发展趋势
通过综合解读国内外对平台调平的研究，我们不难发现自动调平平
第一章 绪论 ...1
1.1 课题研究目的与选题意义 1
1.1.1 课题研究背景及目的 1
1.1.2 课题研究的实际意义 1
1.2 国内外研究现状分析总结 1
1.2.1 国外调平平台的研究概况 2
1.2.2 国内调平平台的研究概况 2
1.2.3 调平平台发展趋势 2
1.3 本章小结 3
第二章 液压调平系统研究 4
2.1 系统总体性能要求 4
2.2 重型液压平台的调平方式 4
2.2.1 调平系统一般分类 4
2.2.2 实现四点调平的方法研究 5
2.3 调平平台的调平控制策略研究 7
2.3.1 平台架构分析 7
2.3.2 调平策略分析 7
2.4 自动调平液压系统方案制定 9
第三章 液压元器件选型 12
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2.2 重型液压平台的调平方式 4
2.2.1 调平系统一般分类 4
2.2.2 实现四点调平的方法研究 5
2.3 调平平台的调平控制策略研究 7
2.3.1 平台架构分析 7
2.3.2 调平策略分析 7
2.4 自动调平液压系统方案制定 9
第三章 液压元器件选型 12
3.1 液压系统主要组成部分 12
3.2 系统供油压力选择 12
3.3 液压缸设计 12
3.3.1 液压缸主要尺寸以及工作压力的确定 13
3.3.2 缸筒变形计算 14
3.3.3 活塞杆的设计计算 14
3.3.4 活塞杆连接螺纹的计算 16
3.3.5 活塞的密封结构 16
3.3.6 导向套的设计与计算 17
3.3.7 端盖和缸底的设计与计算 17
3.3.8 排气装置的设计 18
3.3.9 液压缸的安装连接结构 19
3.4 液压泵的选择 19
3.5 电动机的选择 20
3.6 过滤器的选择 20
3.7 油管与油箱设计与选择 21
3.8 本章小结 23
第四章 控制系统 24
4.1 控制系统 24
4.2 阀控液压缸电液伺服控制方程 24
4.3阀的流量方程 25
4.3.1活塞缸流量连续方程 25
4.3.2阀控活塞缸的闭环传递函数 26
4.4 调平系统参数 28
4.5 控制过程的基本概念 29
4.6 常规控制算法 29
4.7 调平系统的PLC实现 31
第五章 总结与展望 33
5.1 本文总结 33
5.2 研究展望 33
致 谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1 课题研究目的与选题意义
1.1.1 课题研究背景及目的
随着社会的发展，工程机械的发展可谓日新月异，也对其响应速度、安全性、稳定性等性能提出了很高的要求。平台的调平作为各种起重机械，如起重机、举高平台车、钻井平台等工程机械的重要组成部分，对其调平控制系统的研究有很前景与现实意义。本课题将电液控制系统应用于平台的调平，对系统的机动性、调平策略和调平精度进行较为深入的研究，为平台的在工程领域的应用提供理论支撑。
1.1.2 课题研究的实际意义
20 世纪末以来，随着电液伺服阀的诞生及其精细化、模块化和系统化的发展，液压系统在工程领域的应用越来越广，在能源开采、海洋资源开发、航空航天、军事工业等工程领域都有较好的应用前景。近年来，液压控制系统在我国受到越来越多的关注，特别是“十二五”规划明确提出，将高端重型装备列为七大战略新兴产业之一。
纵观国内外，即使传统的重型装备也正朝着精密化，智能化的方向发展。而液压系统具有单位重量、体积输出功率高，动态性能好，无级变速，调速范围宽等一系列优点，在重型装备领域中占有举足轻重的地位。
1.2 国内外研究现状分析总结
进入21 世纪，随着电子信息技术和控制技术的长足发展，系统调平方式也实现了手动到自动的转换，支撑方案也从三点支撑扩展到四点支撑甚至六点支撑，控制核心也广泛采用工业控制机、微型控制器或者PLC等更先进更智能的技术。
近年，随着世界对工程机械越来越大的需求，也从客观上要求系统调平平台具有更高的控制精度，更好的运行可靠性，更快的执行响应性。此外，世界上一些著名的电气自动化公司综合了伺服电机、智能型传感器、机电一体化控制元件和各种驱动器等，陆续推出了自己的数字化伺服控制系统。比如，处理器加载了更合理的智能控制算法；采用更高频次的CPU主板等。这些产品的面世更使得开发高精度、高稳定性、高安全性的调平系统成为一种趋势。
1.2.1 国外调平平台的研究概况
资料显示，国外平台调平的调平策略越来越多，调节的可靠性也越来越高，快速响应性和控制精度都得到很大的加强。平台调平控制系统实际上跨越多学科，例如计算机技术、PLC 技术、传感技术、通讯技术等，同时计算方法越来越多，例如模糊算法、PID 算法、伪微分算法、神经网络算法等。
总体来看，国外的调平系统普遍采用机电液一体化技术，自动化水大大提高，这不但减少了平台架设和回收的时间，也很大程度上提高了响应的快速性以及调节的稳定性，而且随着计算机技术和控制技术的不断发展，数字控制与处理技术也将在平台调平领域有很好的应用前景。
1.2.2 国内调平平台的研究概况
国内对调平平台的研究较晚，很多的研究还都停留在对局部的改装和调试，甚至很多调平阶段还需要人工手动来完成，集成化、自动化程度普遍较低。虽然近些年我国对液压、微机、传感器等研发投入较多，但总体来看，我过目前的平台调平系统自动化程度不高，调平时间较长，过程较为繁琐。下面列举几项我国就平台调平的研究成果：
据报道，中国电子科技集团第14 研究所曾研制出一套基于电液控制系统的的平台自动调平系统。该系统采用高精度、高灵敏度的倾角传感器作为测量元件，使用闭环自动控制，调平精准度达到3分钟内达到0.05°。
另外，东南大学研究出一套重型车载自动调平系统，设备自重22 吨，采用四点支撑结构，调平精度小于0.05°，整个调平时间不超过3 分钟。
1.2.3 调平平台发展趋势
通过综合解读国内外对平台调平的研究，我们不难发现自动调平平
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