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基于模糊控制器的液压系统模糊控制的性能及应用研究

电子设计 2021-01-24 10:36 次阅读

作者:郑春歧,高风阳,张国忠

1、液压系统控制的基本内容

液压系统是挖掘机实现各种运动和进行自动控制的基础。从某种意义上来讲,液压系统的性能决定着挖掘机的质量与工作效率。现代挖掘机能够根据工作环境和作业条件,自动实现分功率的变量与全功率变量,以保证任何情况下发动机均不超载,使发动机运行平稳且功率得到充分利用;还应设置减速系统(AutoSlow)和负控制系统(NegativeControl),以便当其工作装置不动作时,使发动机油门自动减小,并使液压泵排量减至最小以节省能量。根据挖掘机工况变化大而快这一特点,为有效利用以动机功率,且保证安全,正常作业,现代挖掘机控制系统应具有下列功能:

(1)速度传感检查发动机转速是否在输出范围内,并控制液压泵驱动扭矩使二者匹配及防止发动机熄火。

(2)负荷传感调节液压泵排量,江中实际工作时每个执行元件对流量的需求,节省能量并获得精确操纵机器的效果。

(3)流量分配控制为实现工作装置的联合动作,需对每执行元件(如斗杆液压缸、铲斗液压缸等)提供不同的压力和流量。当液压系统只有一台主泵时,通过流量分配控制使各执行元件同时动作,满足不同作业的要求。

(4)工作制式选择满足不同工作方式的需要求,负括挖掘作业、挖沟、平整和精细动作制式。

(5)行走马达控制设置高速、中速、低速行走自动选择系统,实现机器行走随外载荷变化自动无级调速,使行走速度与操纵手柄原位置相对应。

(6)回转停车制动控制当机器停止时,回转停车制动器用以防止上部结构因重力而回转。作业时,回转停车制动应在操纵手柄复位几秒钟后才能起作用,防止上部结构回转运动的慢性力引起零部件的损坏。

(7)预热在液压油温低于某一界线时,发动机转速自动增高,液压磁流量即随之增加,液压系统很快被加热。

(8)突发增力对主溢流阀施以背压,使系统溢流额定压力上升,短时间提高作业功率。

以上功率的实现,多与对液压系统的控制有关。

由于液压系统的信息具有模糊性、不确定性和偶然性,分析和实践表明,模糊控制非常适用这一类系统控制。

2、液压系统模糊控制

模糊控制系统的核心是模糊控制器,由模糊化、模糊推理、模糊判决(反模糊化)三部分组成,模糊控制工作原理见图1,其中虑线部分表示模糊控制器;e、ec分别表示实测值与设定值的偏差及偏差变化率;E,EC为模糊化的偏差及偏差变化率;u表示模糊控制量,u*为标度变换前的精确量;K1、K2、K3皆为标度变换系数;r、y分别为输入量和输出量。

图1模糊控制工作原理

对于变负载工况的进、回油旁路节流调速液压系统,采用均匀分布的隶属度函数曲线;控制总表生成时,首先将三个语言变量e、ec和u划分为7挡,即用7个模糊子集;正大(PL),正中(PM)、正小(PS)、零(ZO)、负小(NS)、负中(NM)、负大(NL)表示。e、ec相应于各模糊子集的取值,即为隶属度。它不示某一确定量对模糊子集的隶属程度。

控制规则确定了输入量e和ec与输出量u之间的某种关系,是由“IF.。..THEN.。.”的条件语句来描述的:

IFeisAAMD(or)ecisB,THENuisC.

其中A、B、C代表模糊子集,经离线推理,得到模糊总控制表,如表1所示。

表1

3、控制系统方案设计及模糊控制的计算机仿真

由前所述,现化挖掘机控制系统至少应包括8个主要部分,其中某些方面需要通过液压阀、电液阀实现,而大部功能需经过由计算机、传感器及控制执行元件组成各个子控制系统来完成。由于液压泵的的恒功率控制是液压挖掘机的重要控制内容,故本文以此为例着重探讨模糊控制逻辑及方法在该领域的应用问题。

根据国外挖掘机发展现状,设计出发展现状,设计出挖掘机液压控制系统如图2所示。

假定所髟液压油为理想液体,且伺服系统中各元件密封良好,则可得到伺服活塞位移与伺服阀控制电流原线性关系。亦即得到了液压泵流量与伺服阀控制电流的线性关系。由此,根据前述模糊控制策略和方法,对图2所示系统进行的计算机仿真结果示于图3、图4。其中设发动机额定功率为94kw,如图3中直线所示;设定液压泵的正常工作压力为16MPa,变化范围为16--5MPa及16--32MPa。图中的曲线为液压泵压力在上述变化范围内变化时,由模糊控制策略及方法得到的发动机功率的变化规律。图4中的曲线为伺服液压缸控制电磁阀控制电流的变化规律。

图3发动机功率变化曲线

图4伺服控制电磁阀电流变化曲线

由图3、图4可以看出,当外载荷变化使液压泵输出压力在系统溢流阀调定压力范围内变化时,由模糊控制可得到接近发动机额定功率的变化规律,且最大的差值不超过5%。而一般的工程机械用发动机的扭矩储备系数为1.06--1.14左右。因此,由模糊控制委动机自身特性的结合,完全可以使发动机稳定正常的工作。

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MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

MAX25612高压LED控制器是一款单通道高亮度LED (HB LED) 驱动器,适用于汽车前灯应用。这些应用包括远光灯、近光灯、日间行车灯 (DRL)、转向指示灯、雾灯和其他LED灯。该器件的输入电压范围为5V至48V,可以驱动一个LED灯串,最大输出电压为65V。MAX25612是完全同步型器件,适合需要同步整流的升压和降压-升压应用,可提供大于90%的效率。 MAX25612可检测LED灯串高侧的输出电流。需要进行高侧电流检测,以防止输出端到接地或电池输入端发生短路。该器件也是用于驱动LED的最灵活方案,支持升压、高侧降压或降压-升压模式配置。PWM输入提供高达5000:1的LED调光比,ICTRL输入在MAX25612中提供额外的模拟调光功能。MAX25612还包括一个FLT标志,用于指示灯串开路、灯串短路和热关断。MAX25612还支持内置扩频调制,以提高电磁兼容性能。 特性 集成度高,可最大限度地减少BOM、降低成本 +5.0V至+48V的宽输入电压范围和+65V的最大升压输出 集成pMOS调光FET驱动器 用于模拟调光的ICT...
发表于 10-28 14:57 52次 阅读
MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板

oelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板设计用于演示HVLED002控制器。HVLED002控制器管理主要由D1、L1和Q1组件组成的反向降压电路,能够提供大约700mA作为最大LED负载电流。外部0V至10V信号专门用于管理调光输出LED电流(最大值的1%至100%),具有模拟 (100%至10%) 和PWM (10%至1%) 控制功能。需要15V辅助电压才能为HVLED002控制器上电。 特性 VIN - 48VDC至60VDC;VAUX - 15VDC输入电压 LED输出电压:24VDC至48VDC LED输出电流:700mA(最大值) 调光:1%至100% 低于50mW(60VIN时)直流无负载 效率 满载:>97% >95%(负载超过20%时)(模拟#...
发表于 10-21 11:24 52次 阅读
EVAL-IBD002-35W STMicroelectronics EVAL-IBD002-35W控制器评估板

EVAL6227PD EVAL6227PDL6227 DMOS双路全桥驱动器 PWM电流控制器评估板

发表于 05-20 23:05 41次 阅读
EVAL6227PD EVAL6227PDL6227 DMOS双路全桥驱动器 PWM电流控制器评估板

STEVAL-ILL066V2 STEVAL-ILL066V2使用STLUX385A数字控制器100瓦LED路灯照明评估板

STLUX385A数字控制器 高效率(92%) 初级侧控制 高达100瓦上(100伏,1 A或0.5 A 200 V) 适于LED连接单个隔离输出 宽输入电压范围:90 V至265 V AC 在STEVAL-ILL066V2评估板是一个完整的和可配置的解决方案,有效地控制使用STLUX385A数字控制器的单个,可调光,高亮度LED串。
发表于 05-20 23:05 60次 阅读
STEVAL-ILL066V2 STEVAL-ILL066V2使用STLUX385A数字控制器100瓦LED路灯照明评估板

ST23L48A ST23L48AST23联系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt加密处理器

型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 用户的ROM 390千字节 用户RAM的6个字节 2千字节NESCRYPT RAM的 48个字节用户EEPROM,包括128个字节的用户OTP区的 30年的数据保存在25℃下 在25℃下500000次擦/写 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 工作温度:-25°至+ 85°C 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 FIPS PUB 197兼容的AES加速器 使用看门狗和中断3个8位的定时器能力 ST23L48A设备是串行存取微控制器定制设计的用于安全智能卡应用程序。...
发表于 05-20 22:05 98次 阅读
ST23L48A ST23L48AST23联系安全MCU具有48 KB的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt加密处理器

ST23YR48 ST23YR48ST23双接口安全MCU用48千字节的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt密码处理器 RF B型(非接触式ID-护照/ PKI)

特性 增强型8位/ 16位ST23 CPU核心的16兆字节线性寻址存储器 390个字节用户ROM 6字节用户RAM 2千字节NESCRYPT RAM 48个字节用户EEPROM包括128个字节的用户OTP区: 30年的数据保存 1到64字节擦除或编程在1.5毫秒 增强NESCRYPT加密处理器,用于公共密钥加密 硬件安全增强DES加速器 与看门狗和中断能力三个8位定时器 3V和5V电源电压范围 外部时钟频率高达10 MHz 高性能 CPU时钟频率高达29 MHz的 省电待机状态 联系分配与ISO / IEC兼容:通过提供7816-3标准 异步收发器(IART),用于高速串行数据支持(ISO / IEC 7816-3和EMV™兼容) ESD prote ction大于5千伏(HBM)用于接触焊盘和4千伏用于非接触垫 接触设有 与ISO / IEC 14443个类型B标准的要求 13.56MHz载波频率 RF帧至多512字节 RFUART(RF通用异步收发器)高达848千位/秒 0.5千字节专用RFUART RAM BPSK - NRZ负载调制(卡到读取器) 8%至14%幅度调制的接收(读取器到卡)作为最小的范围 通过CPU的时钟频率高达设置到29兆赫加上时钟频率增强的RF性能分频器 安全性...
发表于 05-20 22:05 138次 阅读
ST23YR48 ST23YR48ST23双接口安全MCU用48千字节的EEPROM 增强的安全性和Nescrypt密码处理器 RF B型(非接触式ID-护照/ PKI)

STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

ernal resistor necessary for driver output (P-channel open drain + pull down resistor output) General purpose input port (4 bits) Many display modes (11 segments & 11 digits to 16 segments & 4 digits) Dimming circuit (eight steps) Key scanning (6 x 4 matrix) LED ports (4 chs, 20mA max) Serial interface (CLK, STB, DIN, DOUT) High-voltage output (VDD- 35V max) The STM86312 is a VFD (Vacuum Fluorescent Display) controller/driver that is driven on a 1/4 to 1/11-duty factor. It consists of 11-segments output lines, 6 grid output lines, 5 segments/grid output drive lines, a display memory, a control circuit, and a key scan circuit. Serial data are input to the STM86312 through a three-line serial interface. This VFD controller/driver is ideal as a peripheral device for a single-chip microcomputer....
发表于 05-20 20:05 214次 阅读
STM86312 STM863121/4至十一分之一占空比VFD控制器/驱动器

PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器™

尔® VR13 6 + 1相紧凑数字控制器 VR13符合25MHz的SVID总线rev.1.7 高性能数字控制回路(数字STVCOT™) 专有自动调谐技术 通过PMBus的完全可配置的™ AutoDPM - 自动动态相位管理 远程感; 0.5%Vout的精度与校准 使用校准 在PM6776是被设计为功率英特尔VR13处理器的高性能数字双控制器电流监测信号:所有所需的参数是通过PMBus的™接口编程。
发表于 05-20 19:05 118次 阅读
PM6776 PM6776带有PMBus 6 + 1的双通道数字VR13多相控制器™

EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY评估板

的单IC应用板专用于VNH7070AY 提供电连接和热散热,易于成型 EV-VNH7070AY为您提供了一种简单的方法,以ST的VIPower M0-7 H桥驱动器连接到现有的原型电路。该评估板自带预装配有VNH7070AY H桥。电气元件的车载最小设定(作为用于设备数据表建议)使用户能够直接连接的负载,在电源与所述微控制器在没有外部部件的设计和连接的任何额外的努力。
发表于 05-20 18:05 51次 阅读
EV-VNH7070AY EV-VNH7070AYVNH7070AY评估板

STSW-STPM003 STSW-STPM003为STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件实现

4个STPMs计量 用于保存参数EEPROM支持(可选) USB虚拟Com端口(VCP),用于支持GUI和LabTools Minishell(命令行分析器),用于通过USB发送命令 在UART或SPI STPM通信 STM32处理程序和驱动程序支持基于立方MX 使用STPM3x和STM32F407装置中的固件实现的三相应用的开发。它已经开发了基于STM32F407VGT与EVALSTPM32接口的STM32F4发现套件,但它可以很容易地移植到其它微控制器。
发表于 05-20 15:05 36次 阅读
STSW-STPM003 STSW-STPM003为STM32F4探索套件和EVALSTPM32三相固件实现

STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

包STM32微控制器ARM ®皮质® -M0 +和ARM的Cortex-M3 符合STM32Cube开发框架 在其他STM32平台便携式 基于RS-485通信的PC接口 通信层用于交换主站和传感器节点 传感器配置和传感器数据采集 快速傅立叶变换(FFT)运算,以评估振动谱 此试剂盒包括用于一个完整的固件版本STEVAL-IDP004V1和STEVAL-IDP003V1评估板,以促进在配置中,数据交换和处理方面的系统管理。它是基于STM32CubeHAL库,并使用功能强大的STM32CubeMX工具来配置微控制器和更新而不会丢失数据的创建工作区。...
发表于 05-20 15:05 89次 阅读
STSW-IO-LINK STSW-IO-LINKIO-Link的演示套件固件

STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1软件包STEVAL-BFA001V1B

固件实施例来构建应用程序状态监测和预测性维护基于三维数字加速度计,环境和声学MEMS传感器 中间件包括算法为先进的时间和频率域信号处理振动分析 可编程FFT大小(512,1024或2048点) 可编程FFT平均和重叠 可编程窗(平顶,汉宁,汉明) 速度RMS均线,加速度最大峰值 中间件集成麦克风算法: PDM到PCM 声压 音频FFT 固件包STM32F469AI开发了在不同的微控制器系列便于携带 PC数据监视通过任何游离终端模拟器 示例示范固件STEVAL-IDP004V1 IO-Link的主功能的多端口评估板和DE通信dicated PC GUI 特殊STSW-BFA1PREDMNT状态监测固件配置成与STSW-IDP4PREDMNT相互作用,并且允许经由STM32MP157C-DK2网关数据上传至云。 在固件包旨在帮助您开发基于状态监测的工业预测性维护解决方案。...
发表于 05-20 14:05 28次 阅读
STSW-BFA001V1 STSW-BFA001V1软件包STEVAL-BFA001V1B

STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源适配器发货

包与应用实例的二进制为STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源输送适配器。 应用固件基于所述认证X-CUBE-USB-PD软件设计的ARM ® 32位皮质® -M0 STM32F051 MCU和PD3.0认证STUSB1602A C型控制器。 在STSW-USBPD45CFW软件包被设计为支持STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型电源输送适配器参考设计。
发表于 05-20 13:05 48次 阅读
STSW-USBPD45CFW STSW-USBPD45CFWSW包STEVAL-USBPD45C 45瓦USB C型™电源适配器发货

STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

62A IO-Link通信收发器装置IC集成在STEVAL-IOD003V1评估板的管理驱动程序层 GPIO和IRQ的配置 用于接收和发射I / Q信道控制 故障中断处理 用于控制L6362A设备 易于在不同的微控制器系列可移植性示例应用程序,这要归功于STM32Cube 自由的,用户友好许可证条款 在STSW-IOD003是用于STEVAL-IOD003V1评估板它集成了L6362A IO-的评估软件链路收发器设备。
发表于 05-20 13:05 60次 阅读
STSW-IOD003 STSW-IOD003基于STM32Cube L6362A的IO-Link通信收发器设备IC评估软件

EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

压范围:90至265 VAC 最小线频率(f →):47赫兹 稳压输出电压:400伏 额定输出功率:100W 最大2F →输出电压纹波:20 V峰峰值 保持时间:10毫秒(V DROP 后保持时间:300 V) 最小开关频率:40千赫 最低估计效率: 92%(@ V 在 = 90 VAC,P OUT = 100 W) 最高环境温度:50℃ PCB类型和大小:单面为35μm,CEM-1,90×83毫米 此演示板是基于新的过渡模式PFC控制器L6564H和器具100 W,宽范围的电源输入,PFC预调节器适用于镇流器,适配器,平面屏幕显示器,并且所有具有SMPS以满足IEC61000-3-2或JEITA-MITI法规。...
发表于 05-20 12:05 95次 阅读
EVL6564H-100W EVL6564H-100W基于所述L6564H 100瓦过渡模式PFC预调节器演示板

STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面

RS232端口连接与微控制器 自动COM连接 L9177A SPI寄存器读取和写入 能够生成可编程durationactuations 可能性控制L9177A并行致动。 在STSW-L9177A是一个图形用户界面(GUI),其允许以初始化并通过SPI协议改变参数控制EVAL-L9177A评估板,管理并行PWM输入和读出的输出。该L9177A GUI已经使用Labview的开发和其使用,如微控制器接口,在SPC56M发现板。
发表于 05-20 12:05 109次 阅读
STSW-L9177A STSW-L9177AEVAL-L9177A图形用户界面