装载机工作机构作业轨迹跟踪控制

1

作者 梁国栋 姜勇 +4 位作者 孟宇 谌炎辉 刘立 白国星 顾青 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第7期2552-2566,共15页

装载机自主铲掘是实现自动化、智能化作业的关键技术,而实现对目标作业轨迹的跟踪控制是其核心部分之一,铲斗在料堆中的实际运动轨迹关系着作业产量等指标,因此实现对目标作业轨迹的有效跟踪控制具有重要意义。对于PID等无系统模型控制... 装载机自主铲掘是实现自动化、智能化作业的关键技术,而实现对目标作业轨迹的跟踪控制是其核心部分之一,铲斗在料堆中的实际运动轨迹关系着作业产量等指标,因此实现对目标作业轨迹的有效跟踪控制具有重要意义。对于PID等无系统模型控制方法在系统约束下存在较大超调幅度及抖振等问题,鉴于模型预测控制(MPC)具有可有效处理系统约束使系统平稳运行的优点,将MPC思想引入到装载机工作机构运动控制中,提出了一种基于非线性模型预测控制(NMPC)的工作机构作业轨迹跟踪控制方法。首先建立了工作机构在驱动空间下的运动学模型,其次给出了作业轨迹描述,进而基于NMPC方法设计了用于工作机构作业的轨迹跟踪控制器,最后以常规PID为对照组进行了Simulink/ADAMS联合仿真。分析发现,在相同系统约束下,针对不同目标作业轨迹,相比PID控制,所设计控制器的斗尖位移最大绝对误差不超过±0.052m,同比降低了71%,铲斗转角最大绝对误差不超过±2.58°,同比降低了16%,且具有更平顺的控制效果。研究表明,所设计控制器在处理系统约束和平顺性方面相比PID控制器具有更优秀的表现。 展开更多

关键词 装载机 工作机构 PID控制 模型预测控制 非线性模型预测控制

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装载机工作装置的有限元分析 被引量：25

2

作者 成凯 李山辉 +1 位作者 刘述学 陈秉聪 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期18-21,共4页

以装载机的工作装置为研究对象 ,建立一种新的有限元力学模型。对工作装置进行简化 ,忽略一些对强度影响不大的结构 ,着重分析了举升油缸的工作状态 ,提出了一种新的有限元处理方法 ,并建立工作装置的整体力学模型。针对两种典型工况 ,... 以装载机的工作装置为研究对象 ,建立一种新的有限元力学模型。对工作装置进行简化 ,忽略一些对强度影响不大的结构 ,着重分析了举升油缸的工作状态 ,提出了一种新的有限元处理方法 ,并建立工作装置的整体力学模型。针对两种典型工况 ,把有限元分析结果、试验测量值和公式推导值加以对比 ,验证力学模型的合理性 ,并找出动臂结构上的最大应力分布区 。 展开更多

关键词 装载机 工作装置 力学模型 有限元分析

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基于图论的可控装载机构构型设计及其应用 被引量：9

3

作者 张林 蔡敢为 +2 位作者 朱凯君 李俊明 王小纯 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期488-493,502,共7页

基于图论相关理论对一种新型装载机工作装置进行了全面、系统的构型设计与研究。利用胚图插点法对九杆以内只含单铰转动副的平面闭环两自由度机构进行了构型综合,得到了51种拓扑图;根据可控装载机构拓扑结构要求、功能性要求、约束条件... 基于图论相关理论对一种新型装载机工作装置进行了全面、系统的构型设计与研究。利用胚图插点法对九杆以内只含单铰转动副的平面闭环两自由度机构进行了构型综合,得到了51种拓扑图;根据可控装载机构拓扑结构要求、功能性要求、约束条件要求以及拓扑结构最简原则对得到的拓扑图进行了拓扑综合,共筛选出了22种满足构型要求的拓扑图;再根据提出的机架存在条件、铲斗存在条件、动臂存在条件对得到的所有拓扑图进行了特定化;最后提出可控装载机构优选原则,对拓扑图特定化方案进行优选和具体化,获得了11种可控装载机构。通过样机研制验证了构型设计的合理性。 展开更多

关键词 装载机 工作装置 拓扑胚图 拓扑综合 可控装载机构

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装载机工作装置机-液耦合仿真分析 被引量：16

4

作者 曹旭阳 司爱国 +1 位作者 王国彪 徐进永 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第23期2461-2464,共4页

针对装载机工作装置仿真研究存在的不足,在ADAMS中建立了刚柔耦合模型和液压系统模型。对一个典型作业过程进行了仿真,分析了油缸的作用力、油腔压力在工作过程中随时间的变化规律等,并应用ADAMS/Durability模块进行了动态的有限元分析... 针对装载机工作装置仿真研究存在的不足,在ADAMS中建立了刚柔耦合模型和液压系统模型。对一个典型作业过程进行了仿真,分析了油缸的作用力、油腔压力在工作过程中随时间的变化规律等,并应用ADAMS/Durability模块进行了动态的有限元分析。仿真结果与实际工作情况基本一致,建模及分析方法对于其他类似机-液耦合机构的仿真研究有参考意义。 展开更多

关键词 装载机 工作装置 ADAMS 机-液耦合 仿真

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装载机工作装置机械液压耦合系统仿真 被引量：6

5

作者 宁晓斌 徐进永 +1 位作者 王国彪 王磊 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期7-9,6,共4页

为准确分析装载机工作过程中工作装置的运动以及零件的载荷和强度状况,采用多体动力学仿真软件MSC.ADAMS及其液压模块,建立了工作装置的机械液压耦合仿真模型。其中机械模型为刚柔耦合模型,动臂、连杆、摇臂是可变形的柔性体零件,用有... 为准确分析装载机工作过程中工作装置的运动以及零件的载荷和强度状况,采用多体动力学仿真软件MSC.ADAMS及其液压模块,建立了工作装置的机械液压耦合仿真模型。其中机械模型为刚柔耦合模型,动臂、连杆、摇臂是可变形的柔性体零件,用有限元软件ANSYS构造,其他为不变形的刚体零件。对装载机工作装置进行一个工作循环的仿真,结果表明仿真模型全面反映了工作装置的运动状况和零件的强度状况。 展开更多

关键词 装载机 工作装置 耦合系统 仿真

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装载机工作装置的遗传优化设计 被引量：10

6

作者 高玉根 王国彪 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期487-489,494,共4页

反转六连杆机构是装载机工作装置的重要部分。建立了反转六连杆机构的数学模型,采用基于违约解转化法的遗传算法对其进行优化设计,并对装载机工作装置进行了性能分析评价。结果表明,采用优化设计后,铲掘位置时的反转六连杆机构传力比提... 反转六连杆机构是装载机工作装置的重要部分。建立了反转六连杆机构的数学模型,采用基于违约解转化法的遗传算法对其进行优化设计,并对装载机工作装置进行了性能分析评价。结果表明,采用优化设计后,铲掘位置时的反转六连杆机构传力比提高了 7.22%,工作装置的性能得到进一步的完善和提高。 展开更多

关键词 装载机 工作装置 遗传算法 优化设计

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多自由度可控装载机构的构型设计与综合研究 被引量：8

7

作者 蔡敢为 张林 +1 位作者 王小纯 陈渊 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第4期1-4,共4页

多自由度可控机构式装载机是一种将可控机构应用到工程机械领域而开发的新型装载机,为进一步研究此类可控装载机构新构型,分析研究了现有装载机工作装置的工作原理和结构特点;利用胚图插点的方法得出了平面两自由度五杆、七杆、九杆机... 多自由度可控机构式装载机是一种将可控机构应用到工程机械领域而开发的新型装载机,为进一步研究此类可控装载机构新构型,分析研究了现有装载机工作装置的工作原理和结构特点;利用胚图插点的方法得出了平面两自由度五杆、七杆、九杆机构所有拓扑胚图类型;根据可控机构式装载机结构特点,确定拓扑胚图中的功能构件,将满足条件的拓扑图转换为装载机构;通过提出可控装载机构择优准则,对所得构型进行分析和优选,得到可控装载机构最佳构型。 展开更多

关键词 装载机 工作装置 可控机构 型综合 拓扑胚图

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基于ADAMS的装载机前车架有限元分析载荷求解 被引量：11

8

作者 王虎奇 陈树勋 《机械设计与制造》 北大核心 2007年第3期64-66,共3页

由于轮式装载机前车架是支撑工作装置的基础结构,求解前车架的载荷问题可转化为求解工作装置的约束力问题。利用前车架对工作装置的支承特点,由工作装置所受的工作载荷及其相对位置,利用ADAMS机构仿真软件,建立工作装置的分析模型。可... 由于轮式装载机前车架是支撑工作装置的基础结构,求解前车架的载荷问题可转化为求解工作装置的约束力问题。利用前车架对工作装置的支承特点,由工作装置所受的工作载荷及其相对位置,利用ADAMS机构仿真软件,建立工作装置的分析模型。可高效可靠地计算出各工况下前车架载荷。这种载荷计算方法,对工程机械的载荷计算具有工程应用价值。 展开更多

关键词 装载机 前车架 工作装置 ADAMS

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装载机虚拟样机技术应用现状及展望 被引量：4

9

作者 宁晓斌 孟彬 +1 位作者 王磊 佘翊妮 《有色金属》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期96-98,102,共4页

在回顾装载机虚拟样机模型发展的基础上,以近期的研究工作为重点,介绍装载机虚拟样机模型,阐述装载机虚拟样机模型的建模方法,总结了装载机虚拟样机建模的核心问题及发展方向,对装载机动力学仿真模型的建模提出建议。

关键词 矿山机械工程 装载机 虚拟样机技术 仿真

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中小断面岩巷ZZ2-8/100型钻装机的设计 被引量：16

10

作者 朱利民 伯志革 杨林 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2011年第10期80-82,共3页

针对中小岩巷断面掘进错车困难的现状,设计并制造了ZZ2-8/100型钻装机,该机将凿岩台车和耙岩机在机械结构和液压系统上有机结合在一起,成为中小岩巷断面的快速掘进设备。它包含了耙装部、钻机部、电控系统和液压系统等11个组成部分的设... 针对中小岩巷断面掘进错车困难的现状,设计并制造了ZZ2-8/100型钻装机,该机将凿岩台车和耙岩机在机械结构和液压系统上有机结合在一起,成为中小岩巷断面的快速掘进设备。它包含了耙装部、钻机部、电控系统和液压系统等11个组成部分的设计,采用挖掘式装载方式,液压系统预留了破碎锤管路并设计了放卡钎和自动退杆装置。试验表明该机能够在最小8 m2的岩巷断面内作业,输送能力大于100 m3/h。 展开更多

关键词 钻装机 机械结构 液压系统 挖掘式装载

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ZL50装载机液压机械复合传动节能系统仿真研究 被引量：7

11

作者 王海飞 姚树新 +3 位作者 孔燕 李兴伟 周忠华 马阳盼 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2015年第1期141-146,共6页

由于装载机作业工况复杂,负荷变化剧烈,导致装载机普遍性能差、能量得不到充分利用.因此以ZL50装载机为对象,设计了液压机械复合传动节能系统,目的就是降低ZL50装载机的能耗,使其在高效、舒适和节能方面改善显著.文章对该系统的性能特... 由于装载机作业工况复杂,负荷变化剧烈,导致装载机普遍性能差、能量得不到充分利用.因此以ZL50装载机为对象,设计了液压机械复合传动节能系统,目的就是降低ZL50装载机的能耗,使其在高效、舒适和节能方面改善显著.文章对该系统的性能特性进行了分析,建立了各关键部分的数学模型.通过仿真软件AMESim与MATLAB/Simulink对ZL50装载机液压机械复合传动节能系统进行了联合动态仿真,结果表明该系统使装载机在高效、舒适和节能方面有了很大的提高,证明了ZL50装载机液压机械复合传动节能系统设计方案的合理性和可行性,可为类似产品的改良提供参考. 展开更多

关键词 ZL50装载机 液压机械复合传动 节能 AMESim/Simulink联合仿真

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重载爬壁吸附行走机构的设计与研究 被引量：6

12

作者 郭红霞 王雄 《控制工程》 CSCD 北大核心 2015年第2期356-359,共4页

吸附行走机构是各种用途爬壁机器人的核心部件,机构的吸附可靠性和行走灵活性是影响爬壁机器人的重要因素。首先总结分析了吸附行走机构工作原理及设计的关键点,针对吸附行走机构基本设计要求,介绍了一种液压控制的重载爬壁吸附行走机构... 吸附行走机构是各种用途爬壁机器人的核心部件,机构的吸附可靠性和行走灵活性是影响爬壁机器人的重要因素。首先总结分析了吸附行走机构工作原理及设计的关键点,针对吸附行走机构基本设计要求,介绍了一种液压控制的重载爬壁吸附行走机构,阐述了重载爬壁吸附行走机构的永磁吸附履带机构、动力驱动单元等组成部分设计和技术参数,通过对其受力分析得出了重载吸附行走机构动力驱动单元的关键动力参数,并介绍了配套的液压系统与控制系统的功能元件选型和控制模块设计,在不同的转向半径和吸附对象上进行了运行试验,分析了重载吸附行走机构转向能力与液压动力的关系,研究吸附对象厚度参数对重载吸附行走机构吸附能力的影响,经过试验分析表明,设计的重载爬壁吸附行走机构具有较好的稳定性、液压控制吸附行走机构的重载负载能力强。 展开更多

关键词 爬壁机器人 吸附行走机构 重载 永磁吸附 可靠行走

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机电产品多层次模块划分方法 被引量：5

13

作者 谌炎辉 胡义华 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第10期132-134,共3页

分析了机电产品在进行模块划分时的多层次特性,并提出了机电产品多层次模块划分方法。提出基于产品BOM对机电产品进行高级模块的划分,通过构建产品结构树并对其结点进行模块划分与否的判定。提出了基于最小最大划分的机电产品低级模块... 分析了机电产品在进行模块划分时的多层次特性,并提出了机电产品多层次模块划分方法。提出基于产品BOM对机电产品进行高级模块的划分,通过构建产品结构树并对其结点进行模块划分与否的判定。提出了基于最小最大划分的机电产品低级模块划分方法,首先给出模块的初步划分和计算最小最大模块,然后给出了子模块的关联度的计算方法,最后得到低级模块的划分。最后以轮式装载机为例来说明该方法的合理性和有效性,并给出了轮式装载机的一级模块和二级模块的划分结果。 展开更多

关键词 机电产品 轮式装载机 模块化 BOM

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装载机八杆机构工作装置优化设计 被引量：4

14

作者 朱朝霞 尹明德 孟庆林 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第2期11-14,共4页

为了提高装载机八杆机构工作装置的铲斗平移性,介绍了一种基于ADAMS的可行且快速的优化设计方法。首先用Solidworks建立工作装置的三维模型,通过数据交换接口将该模型导入ADAMS中建立工作装置的虚拟样机模型。接着以工作装置各个铰接点... 为了提高装载机八杆机构工作装置的铲斗平移性,介绍了一种基于ADAMS的可行且快速的优化设计方法。首先用Solidworks建立工作装置的三维模型,通过数据交换接口将该模型导入ADAMS中建立工作装置的虚拟样机模型。接着以工作装置各个铰接点的坐标为设计变量,其它设计要求为约束函数,铲斗平移性为目标函数,以此建立工作装置优化设计的数学模型。最后利用ADAMS强大的计算功能进行优化计算找出目标函数的最优解,从而使铲斗的平移性得到显著提高,为接下来工作装置的多体动力学分析奠定了模型基础。 展开更多

关键词 装载机 工作装置 八杆机构 ADAMS 优化设计

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装载机冷却组优化匹配的试验研究 被引量：15

15

作者 陆国栋 俞小莉 +1 位作者 张毅 李迎 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期47-49,共3页

车辆的换热器多集中布置,构成冷却组,冷却组在车辆中起着十分重要的作用。冷却组的合理匹配不仅与各换热器换热能力有关,还与它们的位置有关。以装载机油气水冷却组为研究对象,通过理论计算和试验验证,对现有冷却组结构进行调整,提高了... 车辆的换热器多集中布置,构成冷却组,冷却组在车辆中起着十分重要的作用。冷却组的合理匹配不仅与各换热器换热能力有关,还与它们的位置有关。以装载机油气水冷却组为研究对象,通过理论计算和试验验证,对现有冷却组结构进行调整,提高了冷却组换热能力,解决了装载机水散热器开锅、液压油散热器和变矩器油散热器散热不好的问题。 展开更多

关键词 内燃机 装载机 冷却组 中冷器 水散热器 液压油冷却器 变矩器油冷却器

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基于机液耦合的装载机工作装置仿真与实验研究 被引量：10

16

作者 曹旭阳 王国彪 +1 位作者 徐进永 许炜 《中国工程机械学报》 2008年第1期28-32,43,共6页

在ADAMS中建立了装载机工作装置刚柔耦合模型和液压系统模型.分别在3种典型工况下进行了仿真并在相同的工况下对实验样机进行了动态结构强度实验和系统油压实验.通过仿真与实验结果比较,证明仿真结果是基本正确的,采用机液耦合的仿真方... 在ADAMS中建立了装载机工作装置刚柔耦合模型和液压系统模型.分别在3种典型工况下进行了仿真并在相同的工况下对实验样机进行了动态结构强度实验和系统油压实验.通过仿真与实验结果比较,证明仿真结果是基本正确的,采用机液耦合的仿真方法是可行的,仿真的结果可用来指导工作装置及其液压系统的设计.建模及分析方法对于其他类似机液耦合机构的仿真研究有参考意义. 展开更多

关键词 装载机 工作装置 机液耦合 仿真 实验

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基于AMESim的轮式装载机工作装置建模与仿真研究 被引量：18

17

作者 赵文祥 严世榕 《机床与液压》 北大核心 2014年第1期123-127,共5页

通过对某款国产轮式装载机工作装置结构与作业过程的分析,利用仿真软件AMESim建立相应的机液耦合模型并进行动态仿真,得出装载机典型作业过程中系统压力、流量等参数的变化情况。在此基础上设计了新工作装置负载敏感液压系统,并对该负... 通过对某款国产轮式装载机工作装置结构与作业过程的分析,利用仿真软件AMESim建立相应的机液耦合模型并进行动态仿真,得出装载机典型作业过程中系统压力、流量等参数的变化情况。在此基础上设计了新工作装置负载敏感液压系统,并对该负载敏感系统进行仿真研究。研究表明:与原系统相比,负载敏感系统能够更好地适应装载机复杂工况需求,具有良好的节能效果和操作特性。此外该研究方法对于类似机液耦合机构的设计、分析与优化具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 轮式装载机 AMESIM 负载敏感 工作装置 机液耦合

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耙爪机构的优化设计 被引量：2

18

作者 李晓豁 王学东 于英华 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 1998年第4期373-378,共6页

以装载过程中动载荷最小为目标函数,对耙爪机构的主要结构尺寸和运动参数进行了优化设计.优化后的耙 爪机构,很好地满足了装载机的设计要求,明显地改善了工作性能.

关键词 装载机 耗爪机构 优化设计 结构尺寸 运动参数

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侧卸式装载机工作机构运动特性仿真及优化 被引量：2

19

作者 李晓豁 王新 +1 位作者 吴云 石峥嵘 《机械设计》 CSCD 北大核心 2014年第7期39-42,共4页

针对侧卸式装载机工作机构传统优化设计方法的不足和使用中运动特性不佳的实际,提出了在虚拟样机条件下工作机构运动特性仿真及其优化设计的方法。该方法能根据侧卸式装载机工作机构的设计要求,通过建立其三维仿真模型和数学模型,利用AD... 针对侧卸式装载机工作机构传统优化设计方法的不足和使用中运动特性不佳的实际,提出了在虚拟样机条件下工作机构运动特性仿真及其优化设计的方法。该方法能根据侧卸式装载机工作机构的设计要求,通过建立其三维仿真模型和数学模型,利用ADAMS对工作机构进行运动特性仿真,研究了其自动放平性和举升平移性,之后采用遗传算法对工作机构连杆几何尺寸进行优化设计,并对优化后的工作机构进行运动特性仿真。利用该方法对国产某型侧卸式装载机工作机构研究表明,优化后铲斗自动放平性提高79.1%,工作机构举升平移性增加79.4%,明显地改善了侧卸式装载机工作机构的运动特性。 展开更多

关键词 侧卸式装载机 工作机构 运动特性 仿真 遗传算法 优化设计

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旋转输弹机振动响应分析 被引量：2

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作者 王国辉 孙正民 +1 位作者 刘罕杰 刘春华 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2011年第1期10-13,共4页

某型坦克自动装弹机的旋转输弹机在运行过程中的振动特性会影响输弹的稳定性,从而影响装填效果。通过分析旋转输弹机力学和数学模型,在对实际部件进行抽象和简化的基础上,运用ADAMS软件和MATALAB软件建立了机电联合仿真模型。实测1/4集... 某型坦克自动装弹机的旋转输弹机在运行过程中的振动特性会影响输弹的稳定性,从而影响装填效果。通过分析旋转输弹机力学和数学模型,在对实际部件进行抽象和简化的基础上,运用ADAMS软件和MATALAB软件建立了机电联合仿真模型。实测1/4集中均匀载弹条件下药筒质心最大加速度、最大振幅和最大速度与仿真试验数据对比,其相对误差在允许范围内,验证了模型的正确性。通过对旋转输弹机在不同载弹条件下的振动特性仿真试验分析,得到了在不同载弹状态下的振动响应特性,从而对自动装弹机故障检测和改进设计提供参考。 展开更多

关键词 机械设计 振动响应 旋转输弹机 自动装弹机

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