目录
摘 要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
第一章 绪论 1
1国内外研究现状 1
2研究内容及技术路线 3
第二章 电液比例控制技术 5
1电液比例控制技术概述 5
2电液比例阀的结构及工作原理 5
3电液比例控制系统的原理 6
第三章 液压系统建模与仿真 8
1电液比例控制系统的原理 8
2液压系统仿真子模型 10
3液压元件选型及仿真参数的设定 12
第四章 基于模糊PID的控制系统算法 18
1模糊PID控制原理 18
2模糊控制器的设置 19
3 Simulink模型的建立 23
第五章 联合仿真 26
1联合仿真软件接口的配置 26
2联合仿真准备事项 26
3 联合仿真结果分析 28
第六章 结论与展望 31
1结论 31
2不足与展望 31
参考文献 32
致 谢 33
装载机电液比例升降控制仿真研究
摘 要
装载机是重要的工程器械之一，对生产发展有着重大意义。随着计算机技术、人工智能等高新技术的发展，也促进了装载机朝着智能化、机电液一体化的方向发展，同时也对装载机提出了更高的要求。本文针对装载机前悬挂工作装置的液压升降系统展开了研究，在分析装载机液压升降系统工作原理的基础上，阐述了电液比例控制技术的发展及在装载机上的应用。本文选择了电液悬挂阀控系统与集成化专用电液比例阀、液压泵和溢流阀等液压系统元件组成了电液比例升降控制系统，同时结合了PID控制、模糊控制的优势，设计了模糊PID控制器。为了验证系统的可行性，本文分别在AMESIM和Simulink软件中设计了液压系统、模糊PID控制系统以及普通PID控制系统进行对比。最后搭建AMESIM与Simulink的联合仿真接口，通过接口实现了液压系统与控制系统的联合仿真，验证了模糊控制系统相比于PID控制系统对装载机升降控制的效果更好。结果表明基于模糊PID控制的电液比例升降系统工作稳定可靠 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ￥351916072$ 
、震荡较小，可以为日后装载机液压升降系统的发展提供参考。
引言
2 电液比例阀的结构及工作原理
作为电液比例控制技术的核心部分和主要放大元件，从最开始使用的工业液压控制阀到后来的电液比例阀，这段发展过程中电和机械的装换技术起到了推动的作用，将电信号转换为机械信号后便可以用连续或者成比例的电信号指令去控制液压系统的各种液压油参数，如压力、方向以及流量等。
电液比例阀目前还是达不到伺服阀的控制性能，但因为伺服阀成本较高，所以比例阀更具有普遍性尤其是在工业生产中。并且污染物对比例阀的影响比较小，所以保证了比例阀的工作环境可以较少受到污染物的干扰，从而减小了出现工作故障的可能性，提高了液压系统工作的可靠稳定性。其次，比例阀的制造过程中并不需要用到精度非常高的部件，也不需要较为贵重的金属材料，从而更容易为大众所接受。
由于开关阀并不适用于装载机工作的恶劣环境，而且控制的精度等也不满足要求，而伺服阀用在装载机上成本方面显然不大合理。根据上述电液比例阀的优缺点可以发现将其应用于装载机的液压升降系统中是完全符合生产工作的要求的，并且在装载机上应用电液比例阀还可以实现升级系统的自由控制，所以，装载机升降系统中电液比例阀的应用必然成为一个发展趋势[1315]。用于装载机电液悬挂系统中的电液比例阀按主要结构一般分为两种:法兰式和叠加式，本文研究的为叠加式。
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图21 电液比例阀整体结构
Fig.21 Overall structure of electrohydraulic proportional valve
上面的图21为电液比例阀的示意图，从中可以看到其整体的结构，其中元件1是定压减压阀、元件2是比例提升阀、元件3是单向阀、元件4是比例下降阀、元件5是溢流阀，五个元件与阀体共同组成了比例阀，图中标记的字母P、T和A分别是进油口和回油口和液压缸的接油口。每个元件都有相应的用途，其中一号元件的预紧弹簧可以使二号的进出口压力差保持稳定以及平衡流量不受负载改变而改变，主要作为定差溢流型压力补偿器，负载的重量大小可以决定主油路的液压油的压力。整体结构中的元件二提升阀采用的是两位两通阀，并且设计带有半圆形的节流口，而元件四下降阀则使用的是两位两通阀，并设计带有锥阀结构的主阀以及阀芯，为了起到对主阀的限制作用需要让阀芯的弹簧支撑在主阀阀芯上。该比例阀的控制方法为控制元件二和四即提升阀和下降阀的运动，需要输入电信号来使电磁铁产生作用力从而控制阀芯的位移，由于阀芯的移动会控制油液的流量发生变化，从而由液压缸带动升降装置的动作。
3 电液比例控制系统的原理
机械操作杆的操作有较为明显的缺点例如操作需要力度较大而且对操作者的技术熟练度等有硬性的要求。虽然现在于国内的使用较为普遍，但随着技术的发展，控制精度的缺陷以及效率不够导致驾驶员费时费力的缺陷日益突出，所以本文研究内容中的电液比例控制技术，并将其应用在装载机上时，以上问题可以有效的得到解决。
在图22中可以清楚得看到应用在装载机上的电控液压系统的组成要素。比例阀作为电控系统中核心的元件是由比例电磁铁和控制阀体组成，并与比例放大器、执行元件、指令元件、被控对象等共同组成了电液比例控制系统。
从图中可以看出其工作原理，该系统开始工作时所需要的电压信号是从指令元件发出的，然后通过了比较放大器使电流获得增益，放大后的电流会使得电磁铁发生电磁感应，从而产生出磁力使得控制阀芯发生移动，而且阀芯的移动距离是和电流的大小成正比关系的，即电流越大位移越大，反之亦然，被控对象也会随之阀芯运动而运动，所以该系统是通过这种方式来实现控制被控对象的。

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