近年来,智能控制技术在现代工程研究领域占据了越来越重要地位,伴随着人工智能技术兴起,为工程机械实现智能化控制提供更多可能。在智能技术发展过程中,工程机械系统控制精度的提高确保工业生产更为可靠安全,提高了企业生产效率。本文从智能控制技术的内容出发,介绍了各种智能控制技术理论方法,并根据智能技术方法,探讨了智能控制技术在各类工程机械中的应用。同时,分析研究了未来工程机械在智能化控制下的关键性问题和技术体系,为工程机械控制技术智能化发展提供参考。
为了提高挖掘机液压系统运行效率,设计一种泵驱阀控负载敏感系统。在多路阀进出口分别安装压力传感器,进行实时压力反馈代替负载敏感系统的压力补偿阀实现压力补偿,动态调整主阀芯的位置以及电液比例泵的斜盘摆角,驱动液压缸的动作。对泵驱阀控控制系统中的阀控缸系统进行理论分析以及建立控制模型。利用比例阀试验台、BODAS控制器等电控及采集元件进行试验平台设计,进行泵驱阀控原理验证,验证仿真模型以及泵驱阀控控制原理的正确性。研究结果表明:在系统处于泵驱阀控程序时,在不同压差的情况下输出流量随着阶梯上升的负载变化而发生突变。随着负载压力的不断提高,流量突变也变得越来越大,输出流量与设定流量之间的误差也随之增大。
针对航空发动机转子在狭深腔、不可视、传统操作工具不可达的条件下螺母连接问题,提出一种基于图像识别和激光辅助定位技术的新型自动化装配方法。研制自动化盲装扭矩装置,扳手头具有自动折叠、精准定位、快速认帽、电动加载等功能,能进入肉眼不可见的狭深腔操作空间,解决人为漏拧、错拧螺母的低级错误,避免轴腔内壁发生磕碰损坏。装置可施加力矩和转角的复合拧紧策略,实现发动机转子螺母全程自动化精密连接。通过螺母自动化盲装应用试验,扭矩装置系统精度%GageR&R为%22.21,%P/T为%3.78,大幅度提高了装配的准确性和一致性,为进一步保障航空发动机工作稳定性和可靠性奠定了重要基础。
为了应对模块划分评价方案中评价准则单一、权重分配过于主观等问题,提出了产品模块划分方案的模块度、模块可替换性、模块结构完整性的评价准则及其计算方法。在此基础上,提出多个二级模块划分评价指标,用以确定评价准则间的权重分配;应用了在分布式乘性偏好环境下的最优-最劣多准则决策模型,用于确定该方法中相关参数的权重分配问题;综合考虑了所有决策者的意愿,使最终模块划分方案更具客观性。最后,以挖掘机工作臂的模块划分验证了方法的可行性。
研究设备的振动状态还需考虑受工作冲击载荷因素导致的冲击损伤、部件松动以及自身结构振动的影响。为此设计了一种建立在半余弦函数基础上的冲击载荷识别算法,通过遗传算法确定合适区间,利用数据方法确定梁、薄板与桁架的尺寸,并进行实验验证。数值模拟结果表明:拟合冲击载荷(SCFF)方法误差均比Tikhonov、切比雪夫正交多项式拟合(COPF)更低,随着噪声增大SCFF识别优势更加明显。获得10%以内的峰值误差,在参数优化下达到最小值,表明参数优化具备良好的适用性。试验验证结果表明:通过分析响应信号频谱数据,推断该冲击载荷之后造成的悬臂梁发生低频振动状态,前四阶模态对模型实施修正满足可行性要求。采用SCFF方法识别时,可以跟实际载荷形成良好的吻合状态,可以识别获得更小峰值误差。
针对关节空间中使用分段的多项式插值方法对挖掘机直线作业的运动轨迹进行轨迹规划时,存在轨迹并非直线导致轨迹并不精准的问题,提出一种基于多维轨迹的五次多项式插值方法,实现挖掘机直线作业的精准轨迹。在使用Matlab绘制出运动时相关图像的同时,使用ikunc函数使得运动过程中各点求逆解最优化,并使用关节角度轨迹平滑处理算法和粒子群优化算法,对ikunc函数最优逆解关节角度变化最小进行验证,验证了ikunc函数对关节角度变化量最小、最佳求逆解的正确性,间接地达到了能量最优的效果。
针对车载精密设备在机动环境下的振动响应,在已知设备特性和隔振性能要求的限制条件下,提出了一种基于弹簧与橡胶结构的新型组合式隔振器,然后通过并联隔振器设计了一款车载精密设备三维隔振系统。本文建立了隔振系统的三维模型,基于ABAQUS分析了横向、纵向、垂向3个方向下系统的隔振性能,得到三向均方根加速度衰减率分别为0.82、0.94、0.93。同时,随机振动试验结果表明,三向均方根加速度衰减率分别为0.88、0.75、0.87,与仿真结果对比,误差均在10%以内,验证了仿真结果的准确性,满足了车载精密设备减振的需求。
以飞机高振区导线为研究对象,人工创造导线损伤加速导线磨损,进行步进应力加速老化振动试验,获得一段固定时间的导线的磨损量;以施加人工损伤后的导线线径为输入量,试验得出的导线磨损量为输出量,建立3种不同代理模型,对建立施加的初始人工损伤和此损伤下的导线磨损速率之间的非线性关系,应用差分法进行有限次时间叠加近似得到全寿命周期。结果表明:3种代理模型中应用反向传播神经网络(BPNN)建立的代理模型精度最高,通过产品全生命周期的磨损速率来对产品进行寿命预测可以节约大量试验成本。研究结果可为后续研究飞机线束防磨技术和线束健康管理,提供理论和试验指导。
为探究边坡变形对输电线路的安全威胁,以某输电塔线体系为研究对象,建立考虑土-结构相互作用(SSI)效应的塔线体系整体有限元模型,并基于现场实测数据验证了数值分析模型的合理性。在此基础上,考虑边坡变形区域与铁塔空间位置关系以及边坡变形角度的影响,探究塔线体系受力特性对边坡变形的响应规律。结果表明:当铁塔分别位于边坡变形体以外上方、下方和边坡变形体内部时,上部塔线体系的失效方式和抗变形能力有显著差异;且随着边坡变形角度的增大,与水平边坡变形相比,塔线体系抗变形能力会下降25%~50%;当铁塔位于边坡变形体以外下方时,塔线体系抗变形能力下降最严重,下降幅度在33%~50%之间。
基于挖掘机工作装置受力模型,提出考虑挖掘机工作装置偏载和侧载的销轴动态载荷测试方法。根据斗杆与铲斗铰接孔处的销轴受力特点,设计销轴载荷测试传感器测取铰接点处水平、竖直和侧向这3个方向的动态载荷,同时测取挖掘机3个油缸的位移量。建立挖掘机工作装置销轴载荷动态测试系统,以国产50 t大石为作业物料进行挖掘模拟装车试验测试。结果表明:提出的销轴载荷测试方法能够准确地获得挖掘机斗杆和铲斗铰接点处销轴3个方向的动态载荷,载荷最大值出现在挖掘作业段,侧向载荷与正载相比可以忽略不计。研究结果为挖掘机结构载荷谱测试与抗疲劳优化设计提供了基础参考。