1、 控制方法及液压桩机机身找平控制器设计李硕，刘水昌，陈维克机械工程学院，湖南，株洲，湖南， 421000 中国湖南大学商学院摘要：液压桩机机身快速精确下肢球 6 ，这就是所谓的铰接点。 Theleveling 是关键因素，以保证工作效率和一堆汽车行走实现沿长船走。为了满足快速提高坠落和高店跟踪这两个目标通过行走轮，工作的基础上，对机身平台支持的研究，打桩整平后的运动过程中获得稳定基础，本文进行控制组装和加工前，液压桩机机身汽车机身的支架和研究连接通过定位拉杆平衡并设计了一种并行控制器基于 PLC关键词：桩机，汽车整平;控制策略;控制器的设计引言使用机器本身以及对重力作为预制桩液压图 1 的电阻
2、。液压桩机机身Constructionpile 司机按 prefabricates 一堆和平稳定为 1 - 机身机身 2 旋转斧， 3 - 拉杆;地面。由于其施工效率高，其 4 - 悬臂体; 5 - 腿油缸; 6 - 无振动，无噪音的根据 platformuser 的连接条件为喜欢这款机器的旅游 Trolleyconstruction 过程。桩机机身结构和各部分，我们可以简化 theleveling 的关键是保证桩身质量，只有机身平台显示在图 2 中，并建立 adepended 对传统手动控制练级方式就是身体的平台坐标，如图 2 。 Whenalready 不能满足目前的高机身构造平整，四个行
3、走的汽车之一是validatedefficiency 和高平整精度的要求，在与其他三个都可以对 X 和 Y direction.other 用手移动，因为庞大的体重，桩机电液阀和比例方向阀。图1。液压桩机机身施工1 - 机身机身 2-旋转斧 3 - 拉杆;4 - 悬臂体 5 - 腿油缸 6 - 旅行拉杆箱机身平台，其建设或行走过程取决于四个液压支腿完全，甚至压力的机身和腿部也由机身决定水平度，高精度的水平可以保证该机身和腿部紧张的状况更理想的，否则，其紧张状况将进一步恶化，影响机器或腿的使用寿命，甚至会导致图2。坐标系的液压桩机Fuselagesafety 事件。因此，根据机身构造和理论 of
4、fuselage 汽车练级和控制器的设计对控制策略的研究是空间机构的 spatialsignificant 无论是在理论和实践的自由度数，也是运动的机制之一，可以通过 followingpile 导出机智能化发展的关键技术。图2根据机身构造和原理空间机构，空间的自由度数移动机构可以通过下面的推导公式1： -（1）在式（1） ： n 是有源元件的数目 该平台的机制，I 是 ilevel 运动副约束数， Pi 是ilevel 运动副的组件号 “ FIS 当地自由号。 该平台结构， n=9, p6 = 1 p4 = 7 P3 =4 p2=0。FIS 的本地学位智能系统的设计与工程应用2013第三次国
5、际会议绕其自身轴线的4活塞杆自由旋转，F =4 四个运动自由度机身平台。主要有：绕 X 旋转， Y，Z 三个轴和 Z 轴方向运动。在这个系统中，旋转自由度绕 Z 方向不是必需的，并且没有对应的原动件，以驱动它。因此，对于液压桩机四腿支撑的平台，其有效自由度为 F = 3 。但有4个驱动器的腿，并在驾驶辅助是多余的。因此练级过程中，只有三条腿运动独立，而其他必须遵循的运动规律与其他腿，否则干扰会出现2三。液压静力压桩机机身水准测量计划液压打桩机的基本控制原理机身平台调平以下内容：检测后平台倾斜信息，控制器发出控制信息，使机体平台倾斜值逐渐减少，并最终满足使用要求。首先，平台的位置和姿态，应获得带
6、位置逆求解方法3 4 ，然后控制器与理想位置比较输出的姿态，以获得控制矢量，从而使该平台能够与理想的运动路径。初始位置和协调系统液压打桩机机身平台都显示在图2中，该平台的机身不平度是（） 11 ， ，并且地面支持平台的不平度的是（） 22 ， ，该液压桩机机身倾斜角度平台是（ ）XY 。为了描述的运动体平台液压桩机调整过程中，一个坐标系中建立的向上和向下平台，支腿支承点（5,6,7,8 ）是在相同的平面上，并且向上平台1,2,3,4点是在相同的平面。运动的坐标系的原点1 111 OXYZ 被固定在铰链点1的中心上部平台和腿，并在平面 O1X1Y1与上部平台1234和平台重合电平被认为是初始位置
7、，并且移动坐标系移动alonge 与上平台;固定坐标 O- XYZis 与固定的中心下铰点5和平面 OXYis 总是水平。动坐标系中的任何向量 R 可以通过坐标变换的方法被转化在固定坐标向量 RR=TR +P在式（2）T 是上平台的方向弦矩阵姿势，行1,2,3，分别与方向的余弦X1，Y 1，Z 1轴。 P 是位置矢量验证坐标移动坐标系的系起源。在假设有机身之间的相对角度平台和支撑平面，即有旋转运动坐标之间O1X1Y1Z1 U 和固定坐标系统一 XYZ 。相对角度为 和旋转方向示于图3中。而在液压桩机机身平台，根据旋转绕 X 轴与 angle ，绕 Y 轴承用角 和绕 Z 轴与 angle图3通
8、过推导空间几何原理：液压堆之间固定的垂直关系驱动平台面和腿轴线是用来确定腿铰链点 UP R1矢量和矢量，在如图所示 ：围绕上述公式中，il 是位置矢量在移动坐标 O-X1Y1Z1 中 ，因为在四点 R1DOWN是在同一平面上，所以方程其次是可行的：l 3=l2+l4-l1 该平台的腿的长度是该系统的输入，和平台的位置是在系统的输出。合理的输入关键指标是腿短调整距离和简单而有效的调整腿部;所需的输出指标是液压桩机平台练级过程中的平滑度和平整精度。这过程我们称之为作为液压桩机的研究机身平台调平程序：据的位置的分析液压打桩机身上，输出输入和输入 -体平台的输出关系了。基本的主体平台调平原理是根据机体
9、平台当前状态和参数之间的误差理想的水平状态控制身体的运动向下 R1直到平台平台层面。其基本过程是：比较当前输出和期望输出到推导错误，然后把错误的输入，改变目前输出，因此，水平位置所需的输出可以实现。四。作者液压静力压控制方法驱动器机身平整考虑系统挛缩和控制要求，身体的工作原理方案平台调平被设定为如图4所示。图4。电液控制系统方案汽车代练液压桩机机身平台自动调平系统包括一个机械系统，液压的系统，控制系统和反馈系统。机械系统，机身平台的机械结构，是自动找平对象;液压系统控制系统的执行机构的控制信息，包括整个液压回路部件;根据从反馈信号，控制系统产生控制信号给液压系统来完成的练级过程。A.选择控制器
10、的考虑到系统的应用需求，被选择为整个系统的电动液压控制方案。对于控制实践中，几个控制方式可以是选中。 （1）控制器所开发的可编程逻辑控制器（PLC ） 。 （2）控制器的开发微控制器。 （ 3 ）工业控制计算机。根据液压桩的实际情况司机：常年野外施工与恶劣的工作的条件下，在炎热的夏天特别是建筑，温度甚至可达50 ;液压桩机每日 C 工作强度，工作时间长，连续工作日是显著，可根据实际工作在建筑，液压打桩机需要的条件实时调整，以及调整动作是频繁的。因此，如何保证施工期间动作可靠是一个高要求的桩机整体性能，特别是对于电力系统的和操作的液压系统的可靠性。可编程逻辑控制器是一个以用户为导向的工业控制计算
11、机，并且它具有高可靠性的优点，直观的和编程简单，适应性强，功能完善等优点，所以如此， PLC 控制系统控制器被采用。B.液压系统的设计根据在工程中的应用经验练习，保持和谐的行走液压打桩机，腿部气缸执行快速提升在大多数时间在宽范围内移动，而只执行了练级的运动时，超出允许该平台的水平误差值和允许值 低于0.29度低。因此，液压系统的指定时，大口径电磁阀和小直径比例方向阀选择并行控制， PI 控制用于比例方向阀和开关控制是用于电磁阀。这样一来，身体的要求迅速解除和平台高精确度的控制是可以同时满足，且成本也可降低。的原理图液压桩机控制系统 液压系统 机械系统反馈系统机身平台自动调平是如图5所示。图 5
12、。自动调平液压系统原理方案1 -电液换向阀，2 - 比例方向阀;3 -单向节流阀， 4 - 液压单向阀; 5 - 腿油缸C.意见反馈系统的设计和传感器的选择据练级运动方案，在角误差反馈控制方法，双轴倾角传感器通过和反馈值 is 视为姿态角。该方案具有简单的反馈系统和数据处理是方便的。因此，它可以使系统简单，成本低。双轴倾角传感器 AT201 - SIA- EGOT 被用在系统，它是一个 4-20mA 的电流的双轴输出倾斜。该传感器的原理是将所述测量静态重力加速度变化倾角变化它转换为输出电流最后。使用这种传感器在桨距角为 5/ S 的变化速度的条件具有良好的效果。在上下方向的振动，其效果的情况下
13、上的角度数据的高频振动小，并且它具有不错的。振动耐力。 AT201 - SIA- EGOT - 15 型与测量范围 15 被选择的，因为小平台倾斜。PLC 的电液自动控制系统计划在机身平台自动调平是在图 6 所示。图 6 PLC 电液自动控制系统D.在液压系统的设计根据液压桩机机身平台液压自动调平系统，PLC 电液自动控制系统原理图和液压打桩司机实际工况和控制参数设置，基于单站的 Matlab / Simulink 的建立液压桩机机身平行控制模型 475平台自动调平控制示于图 7。其中， PI 控制规则中选择了 PID 控制器（ PID控制器） ，和它的参数选择为： （P = 0.256 ）
14、，余= 0.001 ，该模型是在图 8 所示; （砰砰控制器）开关阀的阈值是 D = 0.082 米，模型示于图 9。图 7图 9图10 双阀并联 400毫米阶跃响应控制图11 双阀并联控制的大腔流图12 双阀并联无杆腔压力控制如可以从图10中可以看出，对于并行控制双阀，它的400毫米阶跃响应上升时间为只有5秒钟，并调整比快得多独立的比例控制，其稳态精度相当于比例控制的准确性;在图11中，电液阀关闭时在约4秒，比例阀单独调节，并且流动导致小范围的瞬时波动;从图12 ，小的无杆腔压力波动可以看出，与电动液压阀的开关过程是稳定的，这样一来，双阀并联控制能改善腿部抬起的速度和达到稳态精度的比例控制在
15、同一时间。五，自动调平控制器的设计答： I / O 地址分配在 I / O 地址是按照功能分配控制系统，如表1和表2 。 0号是模拟 - 数字转换器模块 FX- 2AD ，第一是数字 - 模拟 FX- 4DA 模块。B.控制器程序设计液压桩机，根据施工过程中，程序应该包含自动调平，迅速解除，而单腿点移动调整。它的流程图示于图13 ，如图14和15在练级主程序，预制桩不允许练级时被压入地面，在为了防止浸入桩部分进入破碎。在桩冲压过程中，倾斜检测并监控桩倾斜度应首先在机身的调整，当其超过容许范围的桩按下停止并转移到练级。在自动升降，以确保液压桩机机身升降的允许范围之内，自动找平链路被引入，并在吊装
16、时过程中， PLC 的连续读取传感器倾角数据，当倾角数据是大于设定的允许值，机身练级开始。然而，本机身允许误差为自动升降大得多比自动调平误差，在本系统中是设置为0.5 ，该组的原因是能够防止平台频繁停机的自动找平制约施工效率。在自动调平，因为应用程序的，的 X ，Y 方向分别分时练级策略调节过程是简单的，并且很适合于 PLC 实现。这项工作一直支持由科学技术湖南省项目，中国（批 no.2012FJ4113 ）参考 1 1 孙桓，陈， zuomo 。机械原理M 。北京：高等教育出版社,2002,20 - 22 。1 2黄真，港，张灵甫，方跃法。并联机器人机制理论与控制M 。北京：机械工业出版社,1997,42 - 102 。 3 3王叙永，王，王显政，张茵等反三自由度并联驱动的运动学分析平台机制研究J 。上海交大大学， 1998,32 （ 1 ） :102- 104 。 4 4乔军伟，詹永林。 6 - DOF 并联平台的结构参数优化研究J 。机械设计， 2000 ， （ 3 ）44-46
