【正文】 在眾多重型行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。近年來，隨著控制理論的發(fā)展和電液伺服技術(shù)的日趨成熟，挖掘機(jī)器人的伺服控制進(jìn)展較快，研究范圍也由單純的位置伺服控制，拓展到對接觸力和運(yùn)動位置的綜合控制，即力控制。挖掘機(jī)伺服系統(tǒng)引入力控制可以減少碰撞沖擊，提高運(yùn)動穩(wěn)定性，并有利于避開運(yùn)動過程中難以移除的障礙物。在現(xiàn)代化的板帶鋼材連軋機(jī)上，電液伺服系統(tǒng)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的電動機(jī)械的軋輥壓下系統(tǒng)。在方鋼坯連鑄機(jī)上用力控制電液伺服系統(tǒng)使校直力能跟隨計(jì)算機(jī)給定校直量，速度控制電液伺服系統(tǒng)的應(yīng)用使剪切機(jī)的水平運(yùn)動在剪切過程中能與鑄培同步。電液比例伺服閥控制原理簡單、控制精度高、抗污染能力強(qiáng)、價(jià)格適中、其靜動態(tài)特性足以滿足大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用的要求等特點(diǎn)，受到人們的普遍重視。目前電液比例技術(shù)己經(jīng)成熟，并有了推廣運(yùn)用，比如波克蘭叉車使用了電比例控制系統(tǒng)，又如德國博世公司開發(fā)的農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)液壓提升器電子控制系統(tǒng)引入了比例閥等。液壓工業(yè)己成了全球性的工業(yè)，國際液壓界一些著名公司如美國的派克漢汾公司、德國的博世力士樂公司、日本的日立公司等居世界領(lǐng)先地位。電液比例控制的理論研究和技術(shù)的發(fā)展是液壓工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的大趨勢，是液壓工業(yè)又一個(gè)新的技術(shù)熱點(diǎn)和增長點(diǎn)對于電液比例控制技術(shù)國內(nèi)外對此展開了深入研究，并且已取得很大成果。 20世紀(jì)80年代中期以來，計(jì)算機(jī)特別是微型計(jì)算機(jī)已日益廣泛應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品和生產(chǎn)過程的控制，使機(jī)、電有機(jī)地結(jié)合，發(fā)展成機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，給機(jī)械行業(yè)帶來了顯著的效益，提高了生產(chǎn)率，提高了產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，降低了原材料消耗，節(jié)約了能源，減輕了操作工人的勞動強(qiáng)度，增強(qiáng)了企業(yè)在市場中的競爭力?！?機(jī)電一體化”是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)與機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的綜合性高新技術(shù)，是機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。三、發(fā)展趨勢機(jī)電一體化高效率的生產(chǎn)一直是人們鍥而不舍追求的目標(biāo)，科技的進(jìn)步為人們實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)創(chuàng)造了條件，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化必定是將來的發(fā)展方向，而鐵水的運(yùn)輸也更加會向這個(gè)方向發(fā)展。大型化冶金工業(yè)的快速發(fā)展，冶金企業(yè)逐步向產(chǎn)量大型化、地域廣闊化發(fā)展，小噸位的鐵水運(yùn)輸很難適應(yīng)未來的發(fā)展，終究會被大型鐵水運(yùn)輸車所取代。節(jié)能、環(huán)保 當(dāng)今社會提倡建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，作為高能耗、高污染的冶金行業(yè)，節(jié)能與環(huán)保是其必然趨勢，也是冶金行業(yè)降低成本、增加效益所應(yīng)采取的最為有效的措施。運(yùn)輸工具多樣化鐵水運(yùn)輸?shù)娜N模式,道路運(yùn)輸和過跨車運(yùn)輸?shù)囊淮涡酝顿Y。要高出鐵路運(yùn)輸?shù)囊淮涡酝顿Y,但道路運(yùn)輸和過跨車運(yùn)輸?shù)恼嫉孛娣e要比鐵路運(yùn)輸占地面積小得多。鐵水采用道路運(yùn)輸或者過跨車運(yùn)輸,煉鐵、煉鋼車間可以最大程度地靠近,運(yùn)輸距離短,運(yùn)輸設(shè)施占地少,充分體現(xiàn)了鐵水道路運(yùn)輸和過跨車運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢,比較適合改擴(kuò)建項(xiàng)目或者山區(qū)建廠。隨著鋼鐵企業(yè)的不斷發(fā)展，多種工況、場地必然產(chǎn)生對不同運(yùn)輸方式的需求，鐵水運(yùn)輸工具的多樣化是必然趨勢。四、存在問題目前，我國冶金企業(yè)運(yùn)用的鐵水車，由于種種因素的制約，存在有兩個(gè)問題：一是設(shè)計(jì)速度太低，二是其走行部均無設(shè)計(jì)、沒有安裝空氣制動裝置，一旦出現(xiàn)意外脫鉤，鐵水車就會自動溜行。這種高溫液態(tài)貨物(1300℃以上)運(yùn)輸車的意外溜行，其后果是不堪設(shè)想的。而且，由于無制動作用的存在，限制了鐵水車運(yùn)行速度的提高。大容量鐵水車設(shè)計(jì)的最大難點(diǎn)是如何保證整車運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。由于鐵水車是由車體、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、輪對和彈簧懸掛裝置共同組成的一個(gè)復(fù)雜多單元體質(zhì)量系統(tǒng)，并且實(shí)際的鐵路軌道不可能是絕對平直和剛性的，存在著各種各樣的不平順，鋼廠內(nèi)部鐵路條件相對更加惡劣，因此車輛在軌道上運(yùn)行時(shí)，輪軌之間會產(chǎn)生不斷變化的輪軌作用力。這些作用力會激起車輛振動，車輛的劇烈振動將對車輛的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。我國電液比例技術(shù)與國際水平相比有較大差距，主要表現(xiàn)在：缺乏主導(dǎo)系列產(chǎn)品，現(xiàn)有產(chǎn)品型號規(guī)格雜亂，品種規(guī)格不全，各類比例泵、比例閥等，國內(nèi)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的品種少，并缺乏足夠的工業(yè)性試驗(yàn)研究；在控制技術(shù)方面，自動化程度不高，性能水平較低，質(zhì)量不穩(wěn)定，可靠性較差等，都有礙于該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步地?cái)U(kuò)大應(yīng)用，急待盡快提高。五、主要參考文獻(xiàn)[1] [J].鐵道車輛, 2008, 46(17):2931 [2] [J].重型機(jī)械2003，5：6061[3] [j].江蘇金,2004,32(2):2123[4] [J]. 商用汽車，2003,1:5556[5] [D]. 中南大學(xué)碩十學(xué)位論文,2008:554[6] [J].金屬世界，2010, 4：7580[7] 韓鵬，劉景春.“一包到底大容量鐵水車的研制情況[J].中國重型裝備，2010, 1：1214[8] 吳麗學(xué)，齊志強(qiáng). 一種特殊的鋼水包專用運(yùn)輸車[J]專用汽車，2004， 5：2123[9] [J].科學(xué)創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009, 24：122[10]張守年，[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2005,36(4): 8385[11] Nandy, S. 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Metallurgist,2003, 47指導(dǎo)教師審閱簽字： 年 月 日附錄3 外文翻譯及原文譯文：關(guān)于電液比例控制系統(tǒng)在重型車輛混合制動系統(tǒng)中應(yīng)用的研究摘要：本文討論的主要內(nèi)容為重型車輛的混合制動系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要控制部分是電液比例伺服閥。重型車輛中的制動器缸由該比例伺服閥控制，通過對其控制特性和系統(tǒng)性能的分析，我們推斷出了它的非線性模型。同時(shí)得到了該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并且計(jì)算出了該系統(tǒng)的液壓固有頻率和PID閉環(huán)控制特性。仿真結(jié)果與工作臺上關(guān)于50t重型車輛實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。試驗(yàn)結(jié)果表明該控制方法具有高的響應(yīng)速度和精度。關(guān)鍵詞：自動控制技術(shù)；重型車輛；混合制動；電液比例控制簡介:隨著對重型性能要求不斷的提高，對于專用重型車輛的一些指數(shù)例如動力、重量、速度、機(jī)動性等等的要求也越來越高。專用車輛越來越高的指數(shù)要求使用混合制動系統(tǒng)，即液壓減速和機(jī)械減速。重型車輛上的混合制動控制系統(tǒng)大致分為兩種類型：機(jī)液比例控制和電液比例伺服控制。隨著現(xiàn)代電子工業(yè)的飛速發(fā)展，微控系統(tǒng)的可靠性得到了很大的提高。由于微控系統(tǒng)具有控制精度高、特性好、易于模塊化、數(shù)字化、信息化等優(yōu)點(diǎn)，它使得液壓比例伺服控制系統(tǒng)成為提高重型車輛性能的一個(gè)趨勢。對于重型車輛的制動系統(tǒng)，其要求電液比例伺服控制元件具有特殊的性能指標(biāo)，例如零泄漏、快速響應(yīng)、高精度，這些是該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，而這些特性是傳統(tǒng)電液比例/伺服閥所不具有的。同時(shí)，對于電液比例控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，比例/伺服閥的應(yīng)用是基于該液壓系統(tǒng)的固有屬性的。對于具有特殊性能的電液液壓閥，應(yīng)該分析該系統(tǒng)的固有屬性，以確保電液液壓閥的最佳工作狀態(tài)，從而使該系統(tǒng)設(shè)計(jì)最優(yōu)化，并且選出最佳的控制算法和控制參數(shù)，以整個(gè)反饋系統(tǒng)具有綜合的最佳表現(xiàn)。本文通過分析電液制動控制系統(tǒng)的理論和該系統(tǒng)主要元件的性能建立起了該液壓系統(tǒng)的一個(gè)數(shù)學(xué)模型。并且分析了該液壓系統(tǒng)的動態(tài)特性，同時(shí)對重型車輛混合制動系統(tǒng)的閉環(huán)控制算法進(jìn)行了討論，并且進(jìn)一步進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。該電液比例控制混合制動系統(tǒng)由一個(gè)泵組、一個(gè)安全閥、一個(gè)過濾器、一個(gè)單向閥、一個(gè)2L容量的蓄能器、一個(gè)電液比例/伺服閥、一個(gè)制動缸、一個(gè)壓力傳感器、一個(gè)電子控制器，如圖1所示。 圖1該油泵間歇地向蓄能器里供油以維持蓄能器里的壓力在14—18MPa。間歇工作的信號由一個(gè)壓力傳感器發(fā)出。蓄能器向控制系統(tǒng)中供油，比例/伺服閥控制制動缸驅(qū)動一個(gè)負(fù)載，并最終認(rèn)識到該負(fù)載的壓力控制。該系統(tǒng)是一個(gè)典型的壓力控制回路，該系統(tǒng)的控制方法和控制性能由比例/伺壓力服閥和制動缸的性能決定。因此，必須對該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行詳盡的分析。本文詳細(xì)分析了電液伺服系統(tǒng)的線性模型，該系統(tǒng)在小孔徑下工作。由于系統(tǒng)非線性、變載荷、大的動力的影響，這個(gè)線性模型與實(shí)際的液壓伺服系統(tǒng)動力特性的分析不太一樣。因此我們對該液壓伺服系統(tǒng)建立了一個(gè)非線性的動態(tài)模型，并對該控制系統(tǒng)的控制元件的特性進(jìn)行了進(jìn)一步的分析。建立的這個(gè)近似非線性的模型考慮到了頻繁響應(yīng)的影響和電液比例伺服閥在控制質(zhì)量上的動力非線性以及高精度動力伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此處用的比例/伺服閥是浙江大學(xué)發(fā)明的比例減壓閥，當(dāng)閥芯移動到重疊區(qū)域時(shí)，沒有油液從通道中流過，導(dǎo)致閥內(nèi)形成了一個(gè)死區(qū)。由于力矩馬達(dá)的磁滯現(xiàn)象和伺服閥的空隙，這兩條曲線不是一致的，當(dāng)電流增大或減小的時(shí)候會形成一個(gè)磁滯環(huán)。摩擦、粘性、泄露、死區(qū)和磁滯都會對流動壓力的性能造成負(fù)面影響。，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于50Hz。因此用一個(gè)一階模型來代表伺服閥，如圖2所示，非線性系統(tǒng)的主要參數(shù)如下所述。圖2Kvx代表控制電流與閥芯位移的比例系數(shù)，死區(qū)大約有20%FS,磁滯環(huán)大約是10%FS,wv代表的是電液比例伺服發(fā)在—3dB時(shí)的頻率范圍，也就是30Hz。假設(shè)油泵的壓力為Ps，負(fù)載壓力為Pl，電液比例伺服閥的主閥是對稱的、零開口，因此主閥的兩個(gè)對稱主閥孔口的壓差是Pv=0．5(Ps 一PL)。主閥的節(jié)流閥口可以看作是一個(gè)銳邊，其壓力流量方程為 Qv是通過閥的流量，Xv代表閥芯的位移，gv代表的是節(jié)流閥孔的液體導(dǎo)體，代表的是油液的密度，流量系數(shù)，Dv代表的是閥芯直徑。通過公式（1）、（2）可以得到公式（3）。公式（1）是關(guān)于閥芯位移和系統(tǒng)流量的數(shù)學(xué)表達(dá)式，其中考慮到了負(fù)載壓力的非線性，公式（3）是關(guān)于閥芯位移和系統(tǒng)流量的數(shù)學(xué)表達(dá)式，它是在閥芯工作位置線性化得到的。兩者對分析不同控制策略都有幫助。負(fù)載的非線性位移和負(fù)載的慣性力不可忽略，在壓力控制系統(tǒng)中必須引入力反饋，對于負(fù)載力，其公式為， （4）M代表的是等價(jià)慣性質(zhì)量，Xcy代表的是缸的位移，F(xiàn)el代表的是彈性負(fù)載函數(shù)，它是關(guān)于制動缸的一個(gè)彈性負(fù)載力。負(fù)載的動態(tài)流量方程可以聯(lián)立以上方程得出，流體位移和液壓負(fù)載缸的液壓彈性方程為 方程（5）和伺服閥的動態(tài)模型形成一個(gè)完整的關(guān)于閥芯位移和液壓缸位移的動態(tài)方程，該模型可以用來獲得一個(gè)非常完美的方針效果。由于在該方程中存在著非線性的問題，所以很難對它進(jìn)行分析。在電液比例控制系統(tǒng)中，與電液比例閥相比液壓缸和液壓環(huán)的非線性處于第二位，因此該非線性模型可以寫成其中 ，在方程中，Khp代表的是總流量的壓力系數(shù)，F(xiàn)l代表所施加的負(fù)載力，wh代表的是液體靜壓力的液壓固有頻率，代表的是液體靜壓力的阻尼比，Khp是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值。將Wh=，=。應(yīng)用圖2和方程（6）可以得到一個(gè)簡化的方程，如圖（3）所示，圖3通過在圖3中代替相關(guān)參數(shù)，得到開環(huán)頻率特性曲線，如圖4所示3電液比例系統(tǒng)的仿真結(jié)果在電液比例伺服仿真系統(tǒng)中應(yīng)用到了電液比例/伺服閥，該方針系統(tǒng)由PD和PID反饋控制系統(tǒng)組成，圖5所示為簡化的方框圖，線性模型被用來進(jìn)行簡易的PID參數(shù)調(diào)諧。圖5通過ZieglerNichols方法調(diào)諧所得PID參數(shù)為Kp=，KI=，KD=，閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真結(jié)果分別示于圖6。 圖6實(shí)驗(yàn)結(jié)果由電液比例/伺服閥控制的制動是在以上關(guān)于重型車輛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制參數(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了高性能的SCM系統(tǒng)來獲得全數(shù)字的閉環(huán)取樣、閉環(huán)算法和保護(hù)。閉環(huán)閉環(huán)實(shí)驗(yàn)臺的試驗(yàn)數(shù)據(jù)示于表1.表1,與方針結(jié)果基本一致。 這個(gè)采用了閉環(huán)全數(shù)字電液比例伺服閥的控制系統(tǒng)應(yīng)用于一個(gè)50t的重型車輛中去執(zhí)行實(shí)際的道路制動試驗(yàn)。在不同傳動速度和行駛速度中，利用數(shù)字通信記錄了實(shí)際操作中的工作曲線。制動效果列于表2.表2由表2所示結(jié)果可以得出結(jié)論。全數(shù)字閉環(huán)制動系統(tǒng)完全可以滿足重型車輛設(shè)計(jì)的需求。5結(jié)論基于電業(yè)比例控制的混合制動系統(tǒng)具備全數(shù)字的閉環(huán)