设备挖掘机构机械液压系统的分析及控制研究

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　　摘 要：在市场经济快速发展背景下，机械化概念被不断应用到各学科领域中，通过机械化设计与机械液压技术不断推动着我国诸多产业的发展，促进着市场经济结构的完善。本文通过对设备挖掘机构控制策略与机械液压系统的分析，以期提升机械设计质量、降低机械研发成本、改善机械产品性能。
　　关键词：设备挖掘机构;機械液压系统;产品性能
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.093
　　0 引言
　　 伴随着经济发展和社会进步，挖掘机构与机械液压系统逐渐得到国内专家及学者的关注，其中设备挖掘机构的控制策略是机械液压系统控制的核心，决定着设备的动态性能。考虑到机械设备运转环境复杂，且存在非线性耦合关系，在实际运用中，便要求设备控制策略具备良好的抗干扰能力。
　　1 设备挖掘机构模糊控制策略
　　1.1 设备挖掘机构模糊控制特点
　　 从宏观角度分析，设备挖掘机构模糊控制使指运用模糊理论，统筹控制的控制方式，其具备以下特点：首先在进行模糊控制系统设计时，应避免建立受控对象的三维模型，只需收集或掌握有关学者的知识、经验或者数据;主要适用于对具备参数时变性、强耦合性和复杂系统与非线性的控制。其次，挖掘机构模糊控制器响应快，抗干扰强，对挖掘机构系统参数有较强的敏感性。尤其适用于时变、非线性、滞后环节的控制、再次，从工业的定性认知角度出发，易于构建语音变量规则。最后模糊控制器可设计形式多样的指标函数。然而对特定系统来讲，其控制规则是通过整体系统协调的、相互独立的。
　　1.2 模糊控制器系统的基本原理
　　 模糊控制器往往由计算机控制，计算机通过A/D和采样转换获得受控量数值，并将此量与预设值进行比对，获得误差信号e。通常选误差率ec与误差信号e作为控制系统输入量，由控制系统输入接口将数量值转变为模糊值。其中误差e的模糊值可用模糊语言E表示，误差率ec用EC实现。由控制关系R和EC、E，根据合成规则实现模糊决策，从而获得控制量U。随后将控制量U转变为模糊精确量，由控制系统输出接口进行解模糊工作，获得精准控制量后，促使其经过D/A模组转化为模拟量并传送到执行模块，实现对受控对象的控制。
　　1.3 设备挖掘的模糊控制器机构
　　 在机械设计中，模糊控制器主要指PID控制器。由于PID控制器可靠性强、鲁棒性强及算法简单等优势，被管饭运用于过程控制中，尤其适宜确定性操控系统中。通常来讲，PID是线性控制系统，根据实际输出量c（t）与给定量r（t）构成控制偏差。
　　 PID中，比例反应控制系统的偏差，如果偏差产生，模糊控制器便可发挥控制作用。而积分则用于静差的消除，提升控制器误差，积分常数越大，作用越弱;微分反映偏差的变化速率。并在控制器偏差增大前，可有效引入修正信号，提升系统运作速度，降低调节时间。
　　2 机械液压系统控制系统的分析
　　2.1 电液伺服传导函数解析
　　 在电液伺服系统中，电液伺服既是控制元件与功率放大，又是电液转化元件。电液系统中通常采用反馈位移电的电磁铁，通过传感器反馈到放大器，以此组成调节回路。其滞环和线性取决与控制器中传感器属性。电磁铁具备较强的位移力，较高的定位度，强劲的抗干扰能力及负载刚度，以此改善了传统电磁铁滞环和线性度。电液阀芯的平衡方程如下：
　　 公式中，m表示弹簧、阀芯及衔铁的质量;D表示阻尼系数;ks表示弹簧刚度;k1表示磁铁的增益;i表示输入电流;y表示阀芯位移;ky表示凋零弹簧与磁铁位移增益总和。
　　2.2 阀芯位移与活塞位移函数
　　3 结语
　　 在科技快速发展的背景下，液压传动与机械可靠性逐渐得到工业生产领域、铁路维护、制造领域、煤矿开采领域的重视，因而加强设备挖掘机构与机械液压系统的分析，有助于相关领域的机械设计与制造，提升产业生产质量与效率，降低企业成本，提升产业效益，并极大程度地巩固当前社会市场经济，提升国民生活品质，为我国社会主义建设提供充足的技术保障。
　　参考文献：
　　[1]温磊，李磊.一种液压挖掘机械辅助作业系统的设计[J].机电产品开发与创新，2007（06）：82-83+89.
　　[2]孔凡国.液压挖掘机机构结构创新设计方法的研究[J].机床与液压，1999（04）：62-64+2.
　　作者简介：周娜（1982-），女，辽宁大连人，工学博士，讲师，研究方向：机械可靠性、液压传动等。
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