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电动挖掘机电机效率优化与流量匹配方法研究

电动挖掘机电机效率优化与流量匹配方法研究

作者：李前坤西南交通大学

学位级别：硕士

液压挖掘机自问世以来,就被广泛应用于各类挖掘作业施工场合,已经成为最重要的工程机械之一。由于传统的燃油挖掘机总体效率较低,在工作过程中会造成大量的噪声污染与空气污染,不适用于医院、隧道等特殊场合的施工作业,电动挖掘机势必... 详细信息

液压挖掘机自问世以来,就被广泛应用于各类挖掘作业施工场合,已经成为最重要的工程机械之一。由于传统的燃油挖掘机总体效率较低,在工作过程中会造成大量的噪声污染与空气污染,不适用于医院、隧道等特殊场合的施工作业,电动挖掘机势必会成为未来发展的趋势。而传统电动挖掘机的定转速容积调速系统电机转速固定,电机效率较低,提高电动挖掘机的效率已成为电动挖掘机发展的新方向。本文从提高电机效率与降低液压系统溢流损失角度出发,以某型电动挖掘机为研究对象,对电机与定量泵的功率匹配、液压系统电液流量匹配等方面进行了相关研究。首先,对电动挖掘机常见的供电方案和动力源调速系统的优缺点进行对比和分析,提出了一种以移动电源车为供电方式的、以异步电机变频调速驱动定量泵的总体方案,并为该挖掘机设计了一套基于泵阀同步的电液流量匹配控制系统方案。其次,分析了异步电机的功率损耗情况。通过对异步电机T形等效电路进行分析,推导出了异步电机效率的数学模型。为了提高电机变频运行时的效率,提出了基于电机最优效率的电机与定量泵的功率匹配方法,使液压泵的输出流量能够满足液压系统的需求,同时使得电机效率最优。然后,为了降低液压系统的溢流损失,根据LUDV多路阀的工作原理,提出了LUDV系统电液流量匹配的方法。利用手柄信号值的大小,标定出各个执行元件的目标运动速度与系统总需求流量,得出电机的需求转速。根据需求转速与泵的极限转速600r/min、1800r/min的大小关系来控制电机的目标转速与主溢流阀的调定压力。同时,预设主阀压差为1.9MPa,控制LUDV多路阀阀芯位移作相应变化,实现流量精确匹配,降低系统溢流损失。最后,利用AMESim和MATLAB/Simulink软件建立了挖掘机LUDV电液流量匹配控制系统的联合仿真模型,对系统进行联合仿真分析。仿真结果表明:(1)当需求转速n1800r/min时,系统流量饱和,此时系统无溢流损失,流量按执行元件需求的比例分配,各个执行元件的运动速度按比例同时减小,执行元件的运动不会发生干涉;(4)对电机进行效率最优控制后,电机的效率比优化前有所提高,提高了系统的节能性。

关键词：电动挖掘机异步电机效率功率匹配 LUDV 电液流量匹配

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基于FPGA的微型零件尺寸检测系统研究

基于FPGA的微型零件尺寸检测系统研究

作者：李前坤重庆大学

学位级别：硕士

随着现代科学技术的发展，微型器械装置越来越智能化、微型化、精密化，并运用到了越来越广泛的领域，微型零件的需求也随之增加。微型零件的质量必然会影响到微型机械装置的相关功能，微型零件的质量的检测就显得尤为重要。微型零件的... 详细信息

随着现代科学技术的发展，微型器械装置越来越智能化、微型化、精密化，并运用到了越来越广泛的领域，微型零件的需求也随之增加。微型零件的质量必然会影响到微型机械装置的相关功能，微型零件的质量的检测就显得尤为重要。微型零件的尺寸检测是其中一项重要的检测项目。由机器视觉技术构建的检测系统分为基于计算机的机器视觉检测系统和基于嵌入式的机器视觉检测系统两类系统，本文在分析了基于计算机的机器视觉检测系统的不足之处后，提出了一种基于单片FPGA的嵌入式机器视觉检测系统。本文首先构建了FPGA的机器视觉微型零件尺寸检测系统的总体结构，机器视觉系统根据相应功能划分为了机械部分、光学部分以及基于FPGA的图像采集和处理部分。对于系统的机械部分主要完成了机械部分的选型设计，包括三维伺服运动机构和系统测量平台的选型设计;然后对硬件部分的光学部分进行了设计，包括相机和镜头的的选择、光源的选择与照明方式的设计。对于基于FPGA部分的图像采集和处理系统完成了硬件总体结构设计和相关软件设计。硬件部分包括主要芯片的选型和电路设计，包括控制和处理FPGA核心芯片的选型、存储器选型和电路设计、视频解码和视频编码的选型以及图像显示设备的选择。系统的软件设计分析了相关设计软件，包括QuartusⅡ、MATLAB/Simulink和DSP Builder的设计流程，并分析了SOPC系统如何构建相应模块。最后构建起了基于单片FPGA嵌入式机器视觉检测系统。本文在构建了微型零件的尺寸检测系统后，展开了微型零件的尺寸检测。在机器视觉零件尺寸检测系统中对微型零件尺寸的检测就是对微型零件的图像信息进行处理分析，图像处理过程一般由图像采集、图像灰度化、图像平滑滤波、图象二值化、图像的边缘检测、图像的边缘拟合、尺寸计算组成。在被测零件的尺寸由像素尺寸到实际尺寸的转化过程中，需要完成系统的标定，通过系统标定可以确定像素尺寸和实际尺寸的关系，从而求得被测零件的实际尺寸。最后选取微型齿轮作为被测对象，通过将图像灰度化、平滑滤波、二值化等预处理，接着进行边缘检测，再利用最小二乘法完成了微型齿轮的边缘拟合，系统标定后测得了微型零件的尺寸。

关键词：微型零件尺寸检测机器视觉 FPGA 图像处理

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集装箱翻转机称重控制器软件设计及实现

集装箱翻转机称重控制器软件设计及实现

作者：李前坤大连理工大学

学位级别：硕士

随着海陆运输业的不断发展和壮大,交通运输的高效性和安全性越来越受到人们的重视。集装箱运输作为交通运输的重要方式之一,在交通运输的高效性和安全性上起着不可或缺的作用。高效的集装箱装载方式提高了整体交通运输的效率;精准的集... 详细信息

随着海陆运输业的不断发展和壮大,交通运输的高效性和安全性越来越受到人们的重视。集装箱运输作为交通运输的重要方式之一,在交通运输的高效性和安全性上起着不可或缺的作用。高效的集装箱装载方式提高了整体交通运输的效率;精准的集装箱称重则降低了整体交通运输的风险。如今,已有的集装箱运输多是将装载和称重分离,即先对集装箱进行物料装载,再通过地磅秤称重,在工作效率和安全性上具有一定的缺陷。因此,对集装箱的装载效率和称重精确度的改进研究具有重要意义。针对这些问题,本文在调研了国内外集装箱称重的研究现状后,结合嵌入式技术,提出并实现了一种基于集装箱翻转机的称重控制器。该控制器以Qt为开发框架,集成了重量信号采集和处理,重量显示、记录和查询等功能,实现了“装”与“秤”一体的集装箱翻转机称重设计,提高了装载效率的同时保证了称重的精确度。最终实现的集装箱翻转机称重控制器具有吊装方便、装箱速度快、称重精度高的优点。本文根据实际需求以及控制系统的准确性和稳定性,将软件功能进行了模块划分,主要包含数据采集、数据处理、数据存储、人机交互以及看门狗模块。其中对数据处理模块进行了重点描述。经过采样得到的数据信号中不仅含有货物的重量信息,还存在着各种各样的干扰信号,如机械振动、电磁干扰等。这些信号严重影响了称重精度以及称重状态的判断。为了消除这些干扰,设计中采用限幅滤波结合递推平均滤波或卡尔曼滤波等数字滤波处理方法对称重信号进行滤波处理。此外,由于每个传感器不可避免的存在灵敏度和输出阻抗的不同,当物料非均匀的堆积在集装箱内时,四角传感器误差会导致重量示值与实际重量存在偏差,本文提出了一种添加修正系数的方法,在软件层面消除了四角误差。

关键词：集装箱翻转机称重控制器 Qt 数字滤波四角误差修正

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静液压叉车制动能量回收系统设计与仿真研究

机床与液压 2021年第22期49卷 97-102页

作者：刘姿甫柯坚李前坤杨志军西南交通大学机械工程学院四川成都610031

静液压叉车通过制动溢流阀完成行走制动的过程中,叉车大部分动量以热能的形式流失。为了减少制动溢流损失,设计一套基于蓄能器及双联泵/马达的静液压叉车行走制动能量回收系统。分析该能量回收系统工作原理,对叉车各元件的参数进行了计... 详细信息

静液压叉车通过制动溢流阀完成行走制动的过程中,叉车大部分动量以热能的形式流失。为了减少制动溢流损失,设计一套基于蓄能器及双联泵/马达的静液压叉车行走制动能量回收系统。分析该能量回收系统工作原理,对叉车各元件的参数进行了计算,建立了系统数学模型和AMESim仿真模型,并对无能量回收启停和能量回收启停两种工况进行了对比分析。结果表明:该系统的蓄能器回收效率可达到26.41%,能量再利用效率可达到90.81%,总节能效率最高可达23.98%。此能量回收系统节能效率可观,为静液压叉车节能技术的进一步研究提供了参考。

关键词：静液压叉车制动能量回收蓄能器 AMESim仿真

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电动挖掘机LUDV液压系统流量匹配研究

机床与液压 2021年第19期49卷 129-134页

作者：李前坤柯坚杨志军刘姿甫西南交通大学机械工程学院四川成都610031

以某型电动挖掘机LUDV液压系统为研究对象,从减小溢流损失、提高节能的角度,结合异步电机调速性良好的特点,介绍一种液压系统流量匹配方法。液压系统采用泵阀同步控制方式,预设多路阀的主阀压差为1.4 MPa,手柄信号同时控制定量泵的转速... 详细信息

以某型电动挖掘机LUDV液压系统为研究对象,从减小溢流损失、提高节能的角度,结合异步电机调速性良好的特点,介绍一种液压系统流量匹配方法。液压系统采用泵阀同步控制方式,预设多路阀的主阀压差为1.4 MPa,手柄信号同时控制定量泵的转速和LUDV多路阀的过流面积。提出挖掘机工作机构所需流量的数学模型,建立了液压系统AMESim仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明:当挖掘机执行机构单一或者复合动作时,泵的输出流量为期望值,泵的出口压力比最高负载传感压力高1.4 MPa;当系统流量饱和时,主阀压差减小,各执行机构流量按需求流量成比例分配而不发生干涉。

关键词：电动挖掘机 LUDV 流量匹配泵阀同步

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基于人工智能的空战复杂性研究

军事文摘 2024年第1期 28-30页

作者：李前坤李飞郭振不详

战争的复杂性古人已有认知,《孙子兵法》写到“故兵无常势,水无常形,能因敌变化而取胜者,谓之神”。《战争论》的作者克劳塞维茨也曾说过“战争是不确定性的王国”。近年来,随着科技的迅速发展,智能、无人、自主、分布等空战新特征越来... 详细信息

战争的复杂性古人已有认知,《孙子兵法》写到“故兵无常势,水无常形,能因敌变化而取胜者,谓之神”。《战争论》的作者克劳塞维茨也曾说过“战争是不确定性的王国”。近年来,随着科技的迅速发展,智能、无人、自主、分布等空战新特征越来越明显,蜂群作战、分布式空战、有人-无人协同作战等新概念正描绘着新时代空战的蓝图。

关键词：人工智能《战争论》协同作战克劳塞维茨兵无常势复杂性研究不确定性《孙子兵法》