关键词:
隧道锚杆台车
液压系统
电控系统
CAN总线
模糊PID
摘要:
隧道锚杆台车作为工程机械的主要设备之一,是隧道锚杆支护质量的重要保障。当前,我国现代化施工机械行业正处于加速发展的重要阶段,人们对隧道锚杆台车的性能和工作效率的要求越来越高,迫切需要提高隧道锚杆台车施工过程的自动化和智能化。而我国对隧道锚杆台车的自动化研究还处于起步阶段,绝大多数地方依然使用着纯手动机型,因此尽快研发出具有高度自动化的隧道锚杆台车,对提高隧道施工效率,减小工人工作强度,实现隧道锚杆台车国产化具有非常重要的实用价值。本文主要研究了隧道锚杆台车的液压控制系统,首先,详细介绍了本文研究的MT-11Z型隧道锚杆台车,以及该台车施工时的工作流程,分析了隧道锚杆台车控制系统的总体需求,提出了总体的控制方案,为后续工作打下了基础。针对隧道锚杆台车液压系统的需求,设计了该台车的液压系统;并且对一些重要元件进行了选型,在此基础上以大臂伸缩为研究对象,建立了数学模型,得出了其传递函数方框图,利用MATLAB/Simulink进行了建模和特性分析。其次,完成了隧道锚杆台车电控系统的硬件设计,针对主要控制硬件进行了选型,在此基础上,绘制了控制器外围电气原理图;设计了CAN通信方案,用实验验证了其可行性;编写了下位机控制器的手动控制、CAN通信和自动控制程序,同时设计了上位机的基础、参数和报警界面。最后根据前文的建模和硬件,研究了以大臂伸缩为例的位置控制策略,研究结果表明模糊PID在动态特性和鲁棒性上都优于常规PID;完成了设备的安装和调试程序的编写,进行了无控制算法和PID控制算法的大臂伸缩实验,验证了PID控制算法的有效性。