【導(dǎo)讀】CONTROLOFMOBILE. HYDRAULICCRANES. MarcE.MÜNZER. AalborgUniversity. Pontoppidanstræde101. DK-9220Aalborg,Denmark. Meter-out.1INTRODUCTION. ponents.

　　

【正文】 于控制系統(tǒng)和 現(xiàn)有的指導(dǎo)方針的 要求，以供設(shè)計(jì)新的控制系統(tǒng)。 論文將分成五個(gè)部分： ，從操作者的觀點(diǎn)，機(jī)械系統(tǒng)，功率，穩(wěn)定性和安全要求這些方面。 ：不同類型的傳動(dòng)裝置，不同類型的控制策略和不同方式的組織構(gòu)成。 。系統(tǒng)可以滿足未來的工業(yè)要求。 ， 如更高的性能，提高效率，更靈活的控制等。這將會(huì)減少商業(yè)適用但是將是更多研究的一個(gè)起點(diǎn)。 2 論文部分 控制系統(tǒng)的需求分析 對分析控制系統(tǒng)的嚴(yán)格要求來說 .發(fā)展新的控制系統(tǒng)開始之前的詳細(xì)工作是重要的。控制系統(tǒng)有很多的影響因素。例如：控制系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，人類的因素，功率，穩(wěn)定性和行業(yè)規(guī)則。 行業(yè)法規(guī)是第一要求，必須加以解決。 像對破裂軟管的保護(hù)和運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷的保護(hù)采取的措施是控制系統(tǒng)的許多要求。規(guī)則之后，穩(wěn)定性是下一個(gè)最重要的要求。沒有穩(wěn)定性，不能使用控制系統(tǒng)。穩(wěn)定性的確認(rèn)，樹立了控制系統(tǒng)的執(zhí)行要求。起重機(jī)的機(jī)械 結(jié)構(gòu)和人類操作者決定了它們。移動(dòng)液壓起重機(jī)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)有非常低的固有頻率的大型的靈活結(jié)構(gòu)。為了預(yù)防震動(dòng)，它必須保持控制系統(tǒng)的速度在正常的頻率或者去發(fā)展能增加這個(gè)頻率的控制系統(tǒng)。人類工作者也施加影響控制系統(tǒng)的限制。如果控制系統(tǒng)是太慢或者太快，那么人類操作者不可能對它合適的輸入。最后，一旦規(guī)則被滿足，穩(wěn)定性被確定，性能達(dá)到正確的水平，控制系統(tǒng)的功率功效達(dá)到最優(yōu)化。 當(dāng)前控制系統(tǒng)的分析 在新的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前最好分析當(dāng)前的控制系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)它們的問題。 目前控制系統(tǒng)主要是水壓和遭受的三個(gè)主要的問題： 性 不穩(wěn)定性 不穩(wěn)定是一個(gè)嚴(yán)重的問題，因?yàn)樗梢栽斐蓚θ祟惖?操作者 或損壞的設(shè)備。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，這通常開始 激烈的 振蕩。 為了避免目前系統(tǒng)中的不穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)者采取犧牲某些功能，或者增加復(fù)雜性和成本是可取的。例如，圖 1 中展示的起重機(jī)，它通過控制速度是可取的。但是由于起重機(jī)安全系統(tǒng)的要求，標(biāo)準(zhǔn)速度的控制是不穩(wěn)定的?？刂扑俣鹊脑黾右蟾?fù)責(zé)或者更多昂貴的機(jī)械系統(tǒng)。 水壓系統(tǒng)的參數(shù)，例如溫度和荷載力量，也影響穩(wěn)定性。一個(gè)系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)的穩(wěn)定可能對另一個(gè)參數(shù)不穩(wěn)定。為了確保完整系統(tǒng) 范圍對穩(wěn)定性，性能可能在某個(gè)參數(shù)范圍的目標(biāo)中犧牲掉。 高成本 目前系統(tǒng)是純粹的液壓機(jī)械，所以使用者想要某一功能，那么使用者要買一個(gè)液壓機(jī)械組件。因?yàn)榇蠖鄶?shù)的用戶有不同的要求，相同的基本組成就有許多不同的版本。 這意味著，許多專門組成部分必須制造 出 不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。 這使構(gòu)成的成本上升。 無效率 由于在氣缸兩個(gè)端口之間的連接物流動(dòng)，在目前系統(tǒng)中存在一種低效率形式。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)閥門使用一個(gè)單一的后臺(tái)控制流在兩個(gè) 端口 。因?yàn)檫@個(gè)環(huán)節(jié)，這是不可能 設(shè)置 的壓力水平在氣缸獨(dú)立 的兩邊 。因此，出口方將制定一 個(gè)回壓力的行為，在反方向 行進(jìn) ，從而增加 維持運(yùn)動(dòng)進(jìn)口邊的要求壓力 。 由制動(dòng)裝置產(chǎn)生的力量是與兩邊之間不同的壓力成比例，氣缸的實(shí)際壓力是不影響氣缸的動(dòng)作。例如，氣缸的動(dòng)作壓力是 0psi/600 psi ，與 1000psi/1600psi 是相同的。 然而，在第二種情況下，電力供應(yīng)將不得不供應(yīng)更多的電力。這額外的電力是浪費(fèi)。 不同選擇的控制系統(tǒng) 目前的控制系統(tǒng)使用的液壓致動(dòng)器與定向 /比例閥控制運(yùn)動(dòng)。不過有很多不同的選項(xiàng)控制氣缸。 選擇范圍從新型高性能電 液壓閥 ，來單獨(dú)的輸入儀表 /單獨(dú)的輸出儀表(SMISMO)的閥 門， 液壓總線系統(tǒng) ， 智能驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置在電源供應(yīng)器，泵基于控制策略。這些系統(tǒng)都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，需要加以分析，如果最優(yōu)化的解決辦法是選擇。 不久的將來解決方案 可以預(yù)料，即使是證明，一個(gè)完全新系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是最優(yōu)配置中，起重機(jī)的制造商和部件制造商將不會(huì)接受 持續(xù)一夜的 新科技。這將最有可能需要一定的時(shí)間，使一個(gè)臨時(shí)解決辦法，將得到開發(fā)。 這個(gè)解決方案將由微型電腦控制的單獨(dú)的輸入儀表 /單獨(dú)的輸出儀表 (SMISMO)的閥門（ Elfving, Palmberg 1997。 Jansson, Palmberg, 1990。 Mattila,Virvalo 1997） SMISMO 閥門，將使得有可能實(shí)施新的控制策略是更有效率和更穩(wěn)定。該微型電腦將使得有可能引入的靈活性閥門。 變值 可以編程軟件 。 這消除了需要制造數(shù)百種不同的 變值 。起重機(jī)制造商將能夠選擇的確切功能，他希望在他的閥門，而組件制造商將不得不生產(chǎn)上只有一個(gè)閥門。這將降低成本，即使 性能 將有所增加。 分析了更高的性能的解決方案 這項(xiàng)分析將取決于有關(guān)的分析結(jié)果不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如果證明即泵基于控制是要方式，未來舉例來說，分析，然后將表現(xiàn)在這方面的工作。另一個(gè)領(lǐng)域也將加以探討，是 工具的位置控制。 3 實(shí)驗(yàn)室設(shè)施 作為 重點(diǎn)，這一論斷是對發(fā)展中國家的控制策略可以實(shí)施對商業(yè)機(jī)械，許多重點(diǎn)將放在實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果將所得的兩種制度。第一，一個(gè)簡單的自由度，起重機(jī)，目的是作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。第二是一個(gè)真正的起重機(jī)，其中 由 HMF 一個(gè)丹麥制造商 捐獻(xiàn)給了大學(xué) 。 參考圖 1 由于目前并沒有商業(yè)上可用 單獨(dú)的輸入儀表 /單獨(dú)的輸出儀表的閥門 , 兩個(gè)單獨(dú)的閥門將被用于代替。 一個(gè)氣缸的 采樣電路如圖 2 所示?？刂崎y 的 控制算法，將程序是一種數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP ） /奔騰雙處理器系統(tǒng)。該 DSP 將運(yùn)行控制代碼和 Pentium 將做診斷，并提供一個(gè)圖形用戶界面。 4 當(dāng)前工作 軸向直接驅(qū)動(dòng)器的流量控制 流量控制直接驅(qū)動(dòng)軸線最流量控制閥在市場上今天的工作與壓力補(bǔ)償(Andersen。Ayres 1997)。 壓力補(bǔ)償器保持恒定的壓力下降，全國主要閥芯的閥，不斷流不斷。不過，除了一個(gè)壓力補(bǔ)償，使閥復(fù)雜得多，一個(gè)簡單的單滑閥。另一種方式做流量控制是衡量壓力降全國閥和調(diào)整閥芯的立場，考慮到這一點(diǎn) (Back233。 Feigel 1990)。 這不是一個(gè)新的構(gòu)思，但一直沒有得到實(shí)施，因?yàn)樵谏虡I(yè)上的成本高昂，壓力傳感器和微控制 器。不過，與目前的下降，成本的微控制器和壓力傳感器這種想法是現(xiàn)在在商業(yè)上可行的。 這個(gè)概念非常簡單，后臺(tái)的立場是計(jì)算從伯努利方程使用壓力降全國閥芯和參考設(shè)計(jì)流程。 即使這是一個(gè)簡單的方程式，這是不容易落實(shí)。精確的流量控制是依賴于高精度的位置傳感器和壓力傳感器。噪音對壓力或立場的信號(hào)可以造成穩(wěn)定性問題。過濾噪音，介紹了延誤，在控制也可以影響穩(wěn)定。此外，該伯努利方程是沒有遵循正是在整個(gè) 。 閥門 的全部運(yùn)行 范圍，因此它可能是必要的儲(chǔ)存閥的特點(diǎn)作為一個(gè)數(shù)據(jù)表或開發(fā)一個(gè)更復(fù)雜的方程 。 氣缸的控制策略 控制液壓缸 ，這個(gè)策略，以便能夠處理四種不同的情況， 依賴 負(fù)荷 的趨勢 和氣缸 的 速度。 見圖 3 控制策略已出現(xiàn)在文獻(xiàn)中通常相當(dāng)復(fù)雜，并取決于測量氣缸的位置和速度(Elfving, Palmberg 1997。Mattila。 Virvalo 1997)他們 基于同樣的 基礎(chǔ)上，而不是復(fù)雜的控制算法。它的目標(biāo)是這一論斷開始與控制策略是基于簡單的 PI 控制器和不作任何要求的位置和速度的氣缸。 系統(tǒng)的性能 將低于一個(gè)復(fù)雜的控制策略，但它可能更容易商業(yè) 實(shí)施 ，因?yàn)樗恍枰厥獾膫鞲衅?并且更容易被一般的 工程師理解。 另一個(gè)特點(diǎn)，需要予以承認(rèn)，在設(shè)計(jì)時(shí)控制策略，是 這類型 閥 的 使用。移動(dòng)液壓閥的需求，低漏電，并由于大多數(shù)流動(dòng)閥閥芯閥門，他們通常有大的重疊。此外，為了 在工業(yè)上接受閥門的成本 ， 沖動(dòng)進(jìn)程 通常是相當(dāng)緩慢。這一組合的大型重疊和緩慢的驅(qū)動(dòng)使得它難以落實(shí)的許多戰(zhàn)略已提交。力 量 控制變得困難，特別是當(dāng)有一個(gè)重疊和一個(gè)緩 慢的制動(dòng)裝置 。 其中一個(gè)例子 是 一項(xiàng)新戰(zhàn)略，這是簡單的和穩(wěn)健的描述如下。流量控制是實(shí)施對進(jìn)口方和壓力控制是實(shí)施對出口的一面。流量控制的基礎(chǔ)上，伯努利方程。壓力控制是由 PI 控制器保持低恒定的壓力，提高工作效率和防止汽 蝕 。 要解決大的重疊和緩慢的驅(qū)動(dòng)階段，壓力控制器不僅 是儀表輸出 控制。這意味著，如果控制器的意愿，以提高壓力，它不能增加流量，以圓柱，它只能減少輸出端口 開口 。 好處 ，這是唯一的一次，該閥芯已越過零的 位置，當(dāng)操作者 要改變 氣缸當(dāng)運(yùn)動(dòng) 方向。 這種情況下，負(fù)載力和速度都在同一方向，這一戰(zhàn)略已經(jīng)被修改。在這種情況下，壓力范圍，壓力控制器，在出口增加的一個(gè)值，其中反對負(fù)荷的力量。壓力是增加參考當(dāng)它注意到的壓力，進(jìn)氣一邊是呈下降趨勢。壓力的參考，也是控制的 PI 控制器。示意圖模型控制器的系統(tǒng)負(fù)載降低的情況如圖 4 所示 寫這本書的初步 實(shí)驗(yàn)測試 的同時(shí) ，起重機(jī)如圖 1 所示已 完成任務(wù)。 穩(wěn)定是沒有達(dá)到，因?yàn)槠鹬貦C(jī)是配備了負(fù)荷控股閥。不過，負(fù)荷控股閥將取代一個(gè)試點(diǎn)運(yùn)作，止回閥，應(yīng)使人們有可能穩(wěn)定系統(tǒng)。在目前的制度下，負(fù)載控股閥服務(wù)兩項(xiàng)職能，負(fù)載控股和 失控的 負(fù)荷保護(hù)由于使用了 smismo 閥安裝，離家出走的負(fù)荷保護(hù)是建成的控制策略，因此，唯一的功能是必要的負(fù)荷控股閥的執(zhí)行是負(fù)載舉行。 液體單向閥門 將能夠做到這一點(diǎn)，沒有加入復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)，這 顛覆 了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 5 結(jié)論 即使沒有太大的試點(diǎn)工作已經(jīng)完成，一個(gè)好的開始，已取得初步測試已大有希望的。綱要的論 文已被發(fā)達(dá)國家和有組織的在一個(gè)合乎邏輯的方式。工作分成五個(gè)部分，需求分析，分析現(xiàn)行制度，分析不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，發(fā)展一個(gè)不久的將來解決辦法，和發(fā)展一個(gè)更優(yōu)化的解決方案。在去年底的論文，控制移動(dòng)液壓起重機(jī)將得到改善。 6 鳴謝 這個(gè)項(xiàng)目 由 丹佛斯流體動(dòng)力 A/S 提供部分資金。作者也想感謝 H248。jbjerg Maskinfabrik (HMF) A/S 捐贈(zèng)測試起重機(jī)。