數(shù)控系統(tǒng)輔助液壓挖掘機(jī)的概念課程畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)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(jī)的概念 摘要 數(shù)控系統(tǒng)輔助液壓挖掘機(jī)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(tái)上，平臺(tái)上配備 D/A 和 A/D 轉(zhuǎn)換器，已經(jīng)在小型液壓拉鏟挖掘機(jī) 工裝上應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明它能滿足所有描述的需求，并且能用于輔助 機(jī)器操作員工作。它能為精密工具做引導(dǎo)，了解的運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)重復(fù)和特定工具軌道 (包括最佳的路徑 )，還有自動(dòng)改進(jìn)或優(yōu)化路徑。工具軌道也能被規(guī)定使用設(shè)定模型，使挖掘機(jī)成為遙控操縱類別的機(jī)器?，F(xiàn)行的系統(tǒng)能基本用于真機(jī)控制系統(tǒng)。 1998 學(xué) 版權(quán)所有。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)控系統(tǒng)；液壓挖掘機(jī)；工具軌道 1 介紹 重型機(jī)械的自動(dòng)化，包括液壓挖掘機(jī)在內(nèi)，始于 20 世紀(jì)七十年代中期并成為可能。這主要由于時(shí)實(shí)控制系統(tǒng)和高動(dòng)力性能的液壓元件的發(fā)明。第一臺(tái)配備若干機(jī)械電子系統(tǒng)的挖掘機(jī)被當(dāng)作模型展示，這是 3 展覽會(huì)準(zhǔn)備的未來的液壓挖掘機(jī)。自從那次以后，許多配備了自動(dòng)控制系統(tǒng)的器被展現(xiàn)和要求 如引擎操作，泵操作，機(jī)器工裝，機(jī)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(jī)（對(duì)于挖溝機(jī)），對(duì)比沒有配備這種自動(dòng)控制系統(tǒng)的相同機(jī)型來說，效率提高達(dá) 40％成本降低 30％。雖然一些機(jī)器的自動(dòng)系統(tǒng)（在一些情況下的優(yōu)化）發(fā)展的相當(dāng)快，但是直到現(xiàn)在主要的機(jī)器程序－推處理 的自動(dòng)化相當(dāng)?shù)挠邢蓿ㄈ缰貜?fù)運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(gè)推擠過程形成的滑道運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上了解這樣的軌跡和真機(jī)，為工具的運(yùn)動(dòng)建立了一個(gè)特別的控制系統(tǒng)是必要的，這使得實(shí)現(xiàn)這樣的軌跡像實(shí)現(xiàn)其它幫助操作員實(shí)現(xiàn)其它任務(wù)一樣?？紤]到日益加重的機(jī)器的發(fā)展，這種系統(tǒng)必須適應(yīng)數(shù)控電 — 液驅(qū)動(dòng)。經(jīng)核實(shí)試驗(yàn)結(jié)果，這種控制系統(tǒng)的概念在這篇文章中提出。 2 計(jì)算機(jī)輔助控制系統(tǒng)的基本 據(jù)之前顯示，在推土過程中分析土體變形的力學(xué)機(jī)理，可能決定刀具軌跡的優(yōu)化。然而，在連續(xù)的材料中產(chǎn)生了工具沿著滑線的自動(dòng)移動(dòng)，這必須成為被提倡的系統(tǒng)的一個(gè)重要選項(xiàng)。這也應(yīng)該成為精密工具的向?qū)?，自?dòng)重復(fù)已經(jīng)確認(rèn)的運(yùn)動(dòng)（例如“討論會(huì)”），實(shí)現(xiàn)一些手工不能實(shí)現(xiàn)的工具動(dòng)作等等。 考慮到對(duì)重型機(jī)器自動(dòng)化的經(jīng)驗(yàn)少，這樣的系統(tǒng)應(yīng)該被裝配在機(jī)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(dāng)?shù)姆蛛x是必要的。 這種用于挖掘機(jī)上的控制系統(tǒng)是建立在實(shí)驗(yàn)室范圍上的，其基本假設(shè)可以闡述如下 [13]，（ 1）控制中心的操作系統(tǒng)是基于兩個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的協(xié)作下的。第一個(gè)通過控制液壓缸的位置來控制機(jī)械夾具的運(yùn)動(dòng)。第二個(gè)為第一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生控制信號(hào)。（ 2）在標(biāo)準(zhǔn)工況下，夾具液壓缸的比例液壓閥通過計(jì)算機(jī)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(jī)器環(huán)境和控制系統(tǒng)之間的反饋是通過操作員來實(shí)現(xiàn)的。他連續(xù)的參加機(jī)器夾具運(yùn)動(dòng)控制的過程中。（ 4）為了了解這種人工控制不能實(shí)現(xiàn)的工具運(yùn)動(dòng)，操作員有可能通過硬件或軟件來調(diào)整單個(gè)液壓缸的位移。（ 5）操作員有可能轉(zhuǎn)換夾具運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制來認(rèn)識(shí)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(jīng)確認(rèn)的或是事先存在的軌跡移動(dòng)。（ 6）優(yōu)化的工具軌跡也可以被認(rèn)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(chǔ)上來修正操作員說給定的軌跡，如：幾何關(guān)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(dòng)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(dòng)化控制。 3 控制系統(tǒng)功能實(shí)例 控制系統(tǒng)基于上述理念被安裝在一個(gè)特殊的數(shù)控場(chǎng)合，配備有 C/A、A/C 轉(zhuǎn)換器。在小型液壓挖掘機(jī) 設(shè)備中有所應(yīng)用 [14夾具利用液壓缸的位置控制系統(tǒng)來實(shí)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(gè)液壓控制系統(tǒng)，每個(gè)控制系統(tǒng)應(yīng)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(jì)劃編制，測(cè)量作用力和位移，以及其它于夾具位移有關(guān)的量來控制夾具的 位移。實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)的獲得也是可行的。 當(dāng)建立控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該考慮的相當(dāng)重要的問題之一是工具軌跡計(jì)劃編制的方法。這種方法（通常）從兩步來認(rèn)識(shí) [15],在第一步中，計(jì)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(shí)間進(jìn)行參數(shù)化，這種決定性的方法把軌跡定義在廣義坐標(biāo)內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，推廣到廣義坐標(biāo)的時(shí)間描述機(jī)器構(gòu)造空間被決定。挖掘機(jī)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(hào)被用于重復(fù)計(jì)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(dòng) 為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建立的控制系統(tǒng)，在挖 掘機(jī)工作空間或是在其構(gòu)造空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)應(yīng)用“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”技術(shù)用這種方法，坐標(biāo)的最初和最終的點(diǎn)以及足夠數(shù)量的特有的節(jié)點(diǎn)被定義。然后描述這個(gè)點(diǎn)的值被導(dǎo)入系統(tǒng)，而其余各點(diǎn)的軌跡的計(jì)算采用內(nèi)差值法。線性的或是三次多項(xiàng)式差值法被應(yīng)用。軌跡的時(shí)間參數(shù)化才能通過確定的軌跡運(yùn)行時(shí)間，以及其劃分個(gè)別路徑環(huán)節(jié)而被認(rèn)識(shí)?？紤]到系統(tǒng)計(jì)算液壓缸的速度的一些限制，測(cè)定兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間的運(yùn)行時(shí)間（或者在最優(yōu)化的情況下）。 在這樣的標(biāo)準(zhǔn)挖掘施工情況下，很難精確實(shí)現(xiàn)軌跡，在這里同時(shí)移動(dòng)兩三個(gè)液壓缸是必要的。 著直線的工具移動(dòng) 在當(dāng)前的情況下 ，裝置的液壓缸的同時(shí)移動(dòng)通過硬件實(shí)現(xiàn)，這意思就是通過建模實(shí)現(xiàn)。它也可以通過軟件來實(shí)現(xiàn)，這意思是通過機(jī)器操作者實(shí)現(xiàn)（用專門的按鈕）。機(jī)器在任意工作空間內(nèi)，工具水平或垂直切削角度保持為常數(shù)。在構(gòu)造空間內(nèi)，以點(diǎn)的方法描述工具路徑。此外，機(jī)器操作者可以決定移動(dòng)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(yùn)動(dòng)的控制結(jié)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(shè)反饋的計(jì)算長度以點(diǎn)線表示出來。工具軌跡的時(shí)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(dòng)適時(shí)的與假設(shè) 輸出反饋相保持。工具沿著斜線移動(dòng)的例子在圖 9 和圖 10 中展示出來。在圖中工具軌跡和相應(yīng)液壓缸被畫出來，這樣的移動(dòng)以水平和垂直運(yùn)動(dòng)之和來實(shí)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(dòng)形成，使得土壤陡坎。 3. 3 沿著滑線的工具的自動(dòng)移動(dòng) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的土壤搡過程顯示，預(yù)計(jì)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?yàn)室情況下的均勻材料中實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)實(shí)情況下，當(dāng)材料不是均勻的或是不好定義的時(shí)，材料的滑線必須自動(dòng)的被探測(cè)?；€探測(cè)的自動(dòng)化過程是基于觀察的 ，當(dāng)工具開始穿透稠密的材料時(shí)，作用在工具上的水平力的增加時(shí)可以觀察的。這種情況也發(fā)生在當(dāng)工具尖端從沿著滑線（這里的物質(zhì)密度相當(dāng)?。┫驔]有動(dòng)過的材料（滑線上下沒有改變的材料）移動(dòng)時(shí)。然而，推力增加的觀察能被用于滑線的探測(cè)。這個(gè)過程在下面簡要介紹和實(shí)現(xiàn)。 切削工具的移動(dòng)時(shí)水平、垂直合旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的合成，并且的水平反作用力被測(cè)量和跟蹤。首先，當(dāng)水平力下降時(shí)，工具水平向前移動(dòng)，同時(shí)伴隨滑線系統(tǒng)從末端產(chǎn)生，一個(gè)特別的過程（以旋轉(zhuǎn)工具為例）被實(shí)現(xiàn)。然后，當(dāng)水平力增加并且超過定義值時(shí)。工具按照指定的位移值垂直運(yùn)動(dòng)，并且再進(jìn)行 水平移動(dòng)（工具的旋轉(zhuǎn)被增加）。如果這樣，工具再一次垂直運(yùn)動(dòng)（按照所描述的位移），并且然后水平運(yùn)動(dòng)等等，這樣工具的尖端自動(dòng)沿著滑線移動(dòng)（以步進(jìn)方式）。 初步測(cè)試的結(jié)果在圖 11 和圖 12 中展示出來。作為一個(gè)簡化的模型，工具沿著土壤陡坡傾斜 可能被調(diào)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(dòng)沿著陡坡跟隨工具。橫向力于橫向位移和工具軌跡進(jìn)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(jié) 實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jī)床操作協(xié)助。自動(dòng)重復(fù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，專用工具（包括高度優(yōu)化路徑）軌跡的實(shí)現(xiàn)和自動(dòng)改進(jìn)或?qū)崿F(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(jī)成為遙控機(jī)器?，F(xiàn)行的系統(tǒng)能作為真實(shí)機(jī)器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 致謝 這個(gè)研究得到了 程‘用于挖掘機(jī)這類重型機(jī)械的土壤搡過程的優(yōu)化’的贊助，并在基爾科技大學(xué)實(shí)現(xiàn)。