旋挖鉆機變幅機構(gòu)的自動控制系統(tǒng)研究.pdf

1、多功能旋挖鉆機是一種用于基礎工程中成孔作業(yè)的現(xiàn)代大型機械裝備，在樁徑大、鉆孔深的灌注樁施工要求下具有明顯的性能優(yōu)勢。為保證成孔質(zhì)量，提高施工效率，縮短不必要的手動變幅時間，本文提出自動變幅功能要求和設計方法，并對鉆桅和動臂實時姿態(tài)的自動檢測、控制、修正過程進行研究。
　　本文運用達朗貝爾原理和拉格朗日方程對旋挖鉆機變幅過程進行動力學分析，通過MATLAB搭建動力學模型，求解得到變幅過程中機構(gòu)運動和負載變化情況，為控制系統(tǒng)分析奠定基

2、礎。為保證自動變幅時液壓缸動作的協(xié)調(diào)性，液壓系統(tǒng)選用LS控制系統(tǒng)，通過AMESim建立仿真模型，得到不同參數(shù)下的系統(tǒng)壓力變化和液壓缸響應速度情況，為研究系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應性提供了理論依據(jù)。設計出以機構(gòu)的目標姿態(tài)（動臂轉(zhuǎn)角β、鉆桅傾角(ζ)）為輸入量，實時姿態(tài)為輸出量的兩個閉環(huán)反饋的電液比例控制系統(tǒng)。通過對各個控制環(huán)節(jié)分析并結(jié)合動力學與液壓模型仿真結(jié)果，搭建控制系統(tǒng)模型，并加入模糊PID控制器。通過仿真發(fā)現(xiàn)，加入模糊PID控制器后，系統(tǒng)前期

3、響應較快，后期穩(wěn)態(tài)誤差更小，調(diào)節(jié)過程更加靈活。為保證已經(jīng)確定的控制方案能夠?qū)崿F(xiàn)，設計滿足控制要求的硬件電路并編寫完善的自動變幅控制流程。最后，在SWDM-28型旋挖鉆機上完成手動變幅實驗，通過液壓缸載荷曲線驗證動力學模型的正確性，通過速度和控制電流曲線驗證液壓模型的正確性;通過鉆桅自動調(diào)垂實驗，改變控制系統(tǒng)PID參數(shù)，驗證模糊PID控制方法的合理性;通過控制器功能測試實驗，有效驗證軟硬件設計的可行性。搭建了旋挖鉆機變幅系統(tǒng)動力學模型、液