mpleandignoringtheleakageofhydrauliccylinderandthemassofoilinit,aforceequilibriumequationandacontinuousequationofhydrauliccylinderweresetup.Basedontheflowequationofelectro-hydraulicproportionalvalve,thepressurepassingthroughthevalveandthedifferencepressureweretestedandanalyzed.Theresultsshowthatthedifferenceofpressuredoesnotchangewithloadanditapproximatesto.MPa.Andthen,assumetheflowacrossthevalvei)(/tIppwxcrvd，)(tIpwxcvd，()时间方面，由实验证明了挖掘机内部泄漏是相当小。因此，液压机构内部和外在泄漏影响可以被忽略。当油流进汽缸无杆腔并且进入到有杆腔内时，连续性方程可以写成：cpVyAQ/cpVyAQ/其中V和V分别表示流入及流出液压缸液体体积，单位是m；c是有效体积模量（包括液体，油中空气等），单位是N/m。.液压缸力平衡方程据推测，液压缸中油质量可以忽略，而且负载是刚性。那么可以根据牛顿法律得到液压缸力量平衡等式：ccFyBymApAp()其中Bc是黏阻止系数，单位是Ns/m。.电动液压比例系统简化模型方程()—()在拉伯拉斯变换以后，简化模型可以表达为：asasasssFbsXbsYcfv()其中Y是y拉伯拉斯变换得到；/AAVAKbqc；bf=VV；a=VVm；a=BcVV；AVAVac。参量估计从塑造过程和方程()中可以得到在确切简化模型中与结构，运动情况以及挖掘机动臂体位有关所有参量。而且，这些参量是时变。因此要得到这些参量准确值和数学等式是相当难。要解决这个问题，本文提出了估计方程和方法来估算模型中这些重要参数。.估算液压缸负载液压缸臂上负载（假定没有外部负载）由动臂，斗杆和铲斗上负载组成。在图中，动臂，斗杆和铲斗分别绕着各自铰接点旋转。因此他们运动不是沿着汽()缸直线运动，也就是说他们运动方向与方程（）中y方向是不同。因此方程（）中m不能简单认为是动臂，斗杆和铲斗质量总和。考虑到机械手坐标轴心O，机械手转矩和角加速度可考虑如下：sinBOcBOclFlFMBOcBOclalasin其中M和分别是工作装置对O转矩和角加速度。BQl是点O到点B长度；由转动定律M=J可得：BOcBOclJalF/sinsin，即：BOcclJaF/()其中J是工作装置指向O等效转动惯量，单位是kgm；并且写成如下式子：GOGOGOlmJlmJlmJJ()J,J和J分别是动臂，斗杆和铲斗对各自中心惯性力矩；它们值可以通过模拟动态模型得出J=.Nm，J=.Nm，J=.Nm。比较方程（）和Fc=mac，可以得出点B等效质量：BOlJm/().液压缸负载估算工作装置对于O等效力矩等式为：sinGOGOGOBOcglmglmglmlF()其中,GOGOll和GOl分别表示O点到G，G和G三点距离；那么反力负荷为：sinBOGOGOGOclglmglmglmF().增益系数阀流量估计流量传感器可以测量泵流量。用于这项工作仪器为多系统型。动臂液压缸流量阶跃响应在电液比例阀控制下结果如图所示。同时，该曲线验证等式()。根据实验曲线和等式()和()可确定KqKl范围。那么根据图中数据我们()可得出：KqKl=.-m/(sA)。图动臂液压缸流量阶跃响应在电液比例阀控制下曲线图结论（）电液控制系统数学模型是根据挖掘机特点发展起来。假定流过阀流量与阀口大小成正比，并忽略液压系统内部和外部泄漏影响。简化模型可以得到：)](/[)]()([)(asasasssFbsXbsYcv，其中Y（s）和Xv(s)分别是活塞和阀芯位移。（）从电液控制系统模型中，我们可以得到等效质量BOlJm/，承载力)(GOGOGOllmglmglmF，流量增益系数值KqKl=.-m/(sA)，其中KI是电液比例阀增益系数。流量（L/min）时间Modelingandparameterestimationforhydraulicsystemofexcavator’sarmFrom:JournalofCentralSouthUniversity(English)VolNo.pages-HEQing-hua，HAOPeng，ZHANGDa-qingAbstractAretrofittedelectro-hydraulicproportionalsystemforhydraulicexcavatorwasintroducedfirstly.Accordingtotheprincipleandcharacteristicofloadindependentflowdistribution(LUDV)system,takingboomhydraulicsystemasanexampleandignoringtheleakageofhydrauliccylinderandthemassofoilinit,aforceequilibriumequationandacontinuousequationofhydrauliccylinderweresetup.Basedontheflowequationofelectro-hydraulicproportionalvalve,thepressurepassingthroughthevalveandthedifferencepressureweretestedandanalyzed.Theresultsshowthatthedifferenceofpressuredoesnotchangewithloadanditapproximatesto.MPa.Andthen,assumetheflowacrossthevalveiularaccelerationofmanipulatortoO，respectively；BQlisthelengthfrompointOtopointB．Accordingtotherotatinglaw：M=J,wegetBOcBOclJalF/sinsinthatisBOcclJaF/（）()whereJistheequivalentmomentinertiaofmanipulatortopointO,kgm，anditcanbewrittenasfollows：GOGOGOlmJlmJlmJJ()J,JandJarethemomentinertiaofboom，dipperandbuckettotheirownbarycenterrespectively．Thevaluesofthemcanbeobtainedbydynamicsimulationbasedonthedynamicmode,J=.Nm,J=.Nm,J=.Nm.ComparingEqn．()withFc=mac，theequivalentmassatpointBcanbegiven：BOlJm/().EstimationforloadonhydrauliccylinderTheequivalentmomentequationofmanipulatortoOissinGOGOGOBOcglmglmglmlF()where,GOGOllandGOlarethelengthfrompointOtopointG，GandG；，respectively．Then，thecounterforceofloadissinBOGOGOGOclglmglmglmF().EstimationforflowgaincoefficientofvalveTheflowofpumpcanbemeasuredbyflowtransducer．TheinstrumentusedinthisworkwasMulti—system．Thestepresponseofflowofboomcylinderundertheelectro—hydraulicproportionalvalvecontrolledbythestepcurentisshowninFig.．Atthesametime，thecurveverifiesEqn．[]．Basedontheexperimentcurve，therangeofKqKlcanbeidentifiedaccordingtoEqns.()and()．Andthen，accordingtodatainFig.，wecanget：KqKl=.-m/(sA)．Flg.Flowofboomcylinderunderelectro-hydeaulicproportionalvaluecontrolledbystepcurrentConclusions（）Themathematicmodelofelectro—hydraulicsystemisdevelopedaccordingtothecharacteristicsofexcavator．Itisassumedthattheflowacrossthevalveisdirectlyproportionaltothesizeofvalveorifice，andtheinfluenceofintemalandextemalleakageofhydraulicsystemisignored．Thesimplifiedmodelcanbeobtained：)](/[)]()([)(asasasssFbsXbsYcvwhererepresentthedisplacementofpistonandthedisplacementofspool．（）Fromthemodelofelectro—hydraulicsystem，wecanobtaintheequivalentmassBOlJm/，bearingforce)(GOGOGOllmglmglmF,flowgaincoefficientofvalueKqKl=.-m/(sA)，whereKIisthecurrentgainofelectro—hydraulicproportionalvalves．)(/tIppwxcrvd，)(tIpwxcvd，()时间方面，由实验证明了挖掘机内部泄漏是相当小。因此，液压机构内部和外在泄漏影响可以被忽略。当油流进汽缸无杆腔并且进入到有杆腔内时，连续性方程可以写成：cpVyAQ/cpVyAQ/其中V和V分别表示流入及流出液压缸液体体积，单位是m；c是有效体积模量（包括液体，油中空气等），单位是N/m。.液压缸力平衡方程据推测，液压缸中油质量可以忽略，而且负载是刚性。那么可以根据牛顿法律得到液压缸力量平衡等式：ccFyBymApAp()其中Bc是黏阻止系数，单位是Ns/m。.电动液压比例系统简化模型方程()—()在拉伯拉斯变换以后，简化模型可以表达为：asasasssFbsXbsYcfv()其中Y是y拉伯拉斯变换得到；/AAVAKbqc；bf=VV；a=VVm；挖掘机臂液压系统模型化参量估计出自：中南大学学报（英文版）年第卷第期—页何清华，赫鹏，张大庆摘要首先介绍了液压挖掘机一个改装电动液压比例系统。根据负载独立流量分配（LUDV）系统原则和特点，以动臂液压系统为例并忽略液压缸中油大量泄漏，建立一个力平衡方程和一个液压缸连续性方程。基于电动液压比例阀门流体运动方程，测试分析穿过阀门压力不同。结果显示压力差异并不会改变负载，此时负载接近.MPa。然后假设穿过阀门液压油与阀芯位移成正比并且不受负载影响，提出了一个电液控制系统简化模型。同时通过分析结构和承重动臂装置，并将机械臂力矩等效方程与旋转法、参数估计估计法结合起来建立了液压缸以等质量等为参数受力平衡参数方程。最后用阶跃电流控制电液比例阀来测试动臂液压缸中液压油阶跃响应。根据实验曲线，阀门流量增益系数被确定为.-m/(sA)，并验证了该模型。关键词：挖掘机，电液比例系统，负载独立流量分配（LUDV）系统，建模，参数估计引言由于液压挖掘机具有高效率、多功能优点，所以被广泛应用于矿山，道路建设，民事和军事建设，危险废物清理领域。液压挖掘机在施工机械领域中也发挥了重要作用。目前，机电一体化和自动化已成为施工机械发展最新趋势。因此，自动挖掘机在许多国家逐渐变得普遍并被认为重点。挖掘机可以用许多控制方法自动地控制操作器。每种使用方法，研究员必须知道操作器结构和液压机构动态和静态特征。即确切数学模型有利于控制器设计。然而，来自外部干扰使得机械结构模型和各种非线性液压制动器时变参数很难确定。关于挖掘机时滞控制研究已经有人在研究了。NGUYEN利用模糊滑动方式和阻抗来控制挖掘机动臂运动，SHAHRAM等采取了阻抗对挖掘机远距传物控制。液压机构非线性模型已经由研究员开发出来了。然而，复杂和昂贵设计控制器限制了它应用。在本文，根据提出模型，根据工程学和受力平衡，挖掘机臂液压机构模型简化为连续均衡液压缸和流动均衡电液比例阀；同时，确定了模型参量估计方法和等式。挖掘机机械臂概述液压挖掘机挖掘研究结果如图。在图中，Fc表示液压缸，动臂重力，斗杆，铲斗重力等在B点合力，其方向是沿着液压缸AB方向；Fc可分解成Fc和Fc，他们方向分别为垂直于和平行于OB，加速度ac方向与Fc是相同，并且ac也可以分解成ac和ac；G，G和G分别是动臂，斗杆和铲斗重心；m，m，m是它们各自质量且能通过实验给定（m=.kg，m=.kgandm=.kg）；Ol，O和O是铰接点；G，G和G分别是G，G和G在X轴上投影。挖掘机臂被认为是一个三个自由度机械手（三个测斜仪分别装在动臂，斗杆和铲斗上）。在跟踪控制实验中，其目标轨迹是根据挖掘机机械手运动学方程确定。然后，动臂，斗杆和铲斗动作有操作员控制。为了适应自动控制，普通液压控制挖掘机应改造电动液压控制挖掘机。基于SWE-型原有液压系统，把先导液压控制系统更换为先导电液控制系统。新改进液压系统如图所示。在这系统中，因为动臂，斗杆和铲斗具有相同特点，将动臂液压系统作为一个例子。在先导电液控制系统中，先导电液比例阀是在原始SX-l主要阀门基础上增加比例泄压阀衍生出并且用电子手柄替代液压手柄。挖掘机改装系统仍是具有良好可控性LUDV系统（图）。在图中，y是可移动活塞位移；Q和Q分别代表流进和流出液压缸流量；pl，p，ps和pr分别表示汽缸有杆腔和无杆腔，系统和回油路压力；A和A分别表示汽缸有杆腔和无杆腔面积；xv代表阀芯位移；m代表加载负载；图挖掘机工作装示意图图挖掘机液压系统示意图图改造后LUDV液压系统示意图模型电液比例系统.电动液压比例阀门动力学特性在本文中，电液比例阀包括比例减压阀和SX-主要阀.传递功能从输入液流阀芯位移可如下：Xv(s)／Iv(s)=KI／(+bs)()其中Xv是xv拉普拉斯变换值，单位为m；KI是电液比例阀获得液流，单位为m/A；b是一阶系统时间常数，单位为s；Iv=I(t)-Id，I(t)和Id分别表示比例阀门控制潮流和克服静带各自潮流，单位为A。.电动液压比例阀门流体运动方程在本文中，实验性机器人挖掘机采取了LUDV系统。根据LUDV系统理论，可以得到流体运动方程：pwxcQvdpwxcQvd=其中p是负荷传感阀门压力差，单位为MPa；cd是径流系数，单位为m／(Ns)；w是管口面积梯度，单位为m／m；ρ是油密度，单位为kg/m；p和p分别为二个管口压力，单位为MPa；当挖掘机流程没有饱和时，p是一几乎恒定。在本文中，其值由实验测试得到。在图中，ps，ps,和p分别表示系统压力、负荷传感阀门压力和它们压力差；压力系统实验曲线显示三种不同压力值。虽然ps和ps随着荷载而改变，但是他们区别不会随着荷载而改变，其值接近对.MPa。因此，对横跨阀门流量作用p可以被忽略。假设，流过阀门流量与管口阀门大小成比例，并且荷载不影响流量。那么方程()能被简化为：Q=Kqxv(t),I(t)≥()其中Kq是阀门流量系数，单位为m/s；并且/pwcKdq图动臂移动压力曲线图.液压缸连续性方程一般来说，工程机械不允许外泄。当前，外在泄漏可以通过密封技术控制。另一)(/tIppwxcrvd，（）压力)(tIpwxcvd，)(/tIppwxcrvd，)(tIpwxcvd，()时间方面，由实验证明了挖掘机内部泄漏是相当小。因此，液压机构内部和外在泄漏影响可以被忽略。当油流进汽缸无杆腔并且进入到有杆腔内时，连续性方程可以写成：cpVyAQ/cpVyAQ/其中V和V分别表示流入及流出液压缸液体体积，单位是m；c是有效体积模量（包括液体，油中空气等），单位是N/m。.液压缸力平衡方程据推测，液压缸中油质量可以忽略，而且负载是刚性。那么可以根据牛顿法律得到液压缸力量平衡等式：ccFyBymApAp()其中Bc是黏阻止系数，单位是Ns/m。.电动液压比例系统简化模型方程()—()在拉伯拉斯变换以后，简化模型可以表达为：asasasssFbsXbsYcfv()其中Y是y拉伯拉斯变换得到；/AAVAKbqc；bf=VV；a=VVm；a=BcVV；AVAVac。参量估计从塑造过程和方程()中可以得到在确切简化模型中与结构，运动情况以及挖掘机动臂体位有关所有参量。而且，这些参量是时变。因此要得到这些参量准确值和数学等式是相当难。要解决这个问题，本文提出了估计方程和方法来估算模型中这些重要参数。.估算液压缸负载液压缸臂上负载（假定没有外部负载）由动臂，斗杆和铲斗上负载组成。在图中，动臂，斗杆和铲斗分别绕着各自铰接点旋转。因此他们运动不是沿着汽()缸直线运动，也就是说他们运动方向与方程（）中y方向是不同。因此方程（）中m不能简单认为是动臂，斗杆和铲斗质量总和。考虑到机械手坐标轴心O，机械手转矩和角加速度可考虑如下：sinBOcBOclFlFMBOcBOclalasin其中M和分别是工作装置对O转矩和角加速度。BQl是点O到点B长度；由转动定律M=J可得：BOcBOclJalF/sinsin，即：BOcclJaF/()其中J是工作装置指向O等效转动惯量，单位是kgm；并且写成如下式子：GOGOGOlmJlmJlmJJ()J,J和J分别是动臂，斗杆和铲斗对各自中心惯性力矩；它们值可以通过模拟动态模型得出J=.Nm，J=.Nm，J=.Nm。比较方程（）和Fc=mac，可以得出点B等效质量：BOlJm/().液压缸负载估算工作装置对于O等效力矩等式为：sinGOGOGOBOcglmglmglmlF()其中,GOGOll和GOl分别表示O点到G，G和G三点距离；那么反力负荷为：sinBOGOGOGOclglmglmglmF().增益系数阀流量估计流量传感器可以测量泵流量。用于这项工作仪器为多系统型。动臂液压缸流量阶跃响应在电液比例阀控制下结果如图所示。同时，该曲线验证等式()。根据实验曲线和等式()和()可确定KqKl范围。那么根据图中数据我们()可得出：KqKl=.-m/(sA)。图动臂液压缸流量阶跃响应在电液比例阀控制下曲线图结论（）电液控制系统数学模型是根据挖掘机特点发展起来。假定流过阀流量与阀口大小成正比，并忽略液压系统内部和外部泄漏影响。简化模型可以得到：)](/[)]()([)(asasasssFbsXbsYcv，其中Y（s）和Xv(s)分别是活塞和阀芯位移。（）从电液控制系统模型中，我们可以得到等效质量BOlJm/，承载力)(GOGOGOllmglmglmF，流量增益系数值KqKl=.-m/(sA)，其中KI是电液比例阀增益系数。流量（L/min）时间Modelingandparameterestimationforhydraulicsystemofexcavator’sarmFrom:JournalofCentralSouthUniversi        挖掘机臂液压系统的模型化参量估计出自：中南大学学报（英文版）2008年第15卷第3期382—386页何清华，赫鹏，张大庆摘要首先介绍了液压挖掘机的一个改装的电动液压的比例系统。
        根据负载独立流量分配（LUDV）系统的原则和特点，以动臂液压系统为例并忽略液压缸中的油大量泄漏，建立一个力平衡方程和一个液压缸的连续性方程。
        基于电动液压的比例阀门的流体运动方程，测试的分析穿过阀门的压力的不同。
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