SeriesNo.388金属矿山总第388期October2008METALMINE2008年第10期基于AMEsim的液压挖掘机运动及控制仿真3王涛陶薇(浙江工业大学浙西分校)摘要运用法国AMESim软件平台对液压挖掘机的工作装置进行了建模,通过设置主要参数,实现了其机电液一体化系统的运动仿真,通过对动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸采用PID控制使其能够自动地实现较精确的轨迹跟踪完成自动挖掘,为设计人员提供了一条有效的设计手段。关键词液压挖掘机AMEsimPID控制AMEsim2basedMotionSimulationandControlofHydraulicExcavatorWangTaoTaoWei(WestBranchofZhejiangUniversityofTechnology)AbstractThehydraulicexcavator'smanipulatorsweremodeledbyapplyingFrenchsoftwareofAMESim.Themainmodelparameterswereset,andthemotionsimulationofitsintegrativemechanics2electronics2hydraulicssystemwasaccom2plished.Furthermore,thegoodtrackingperformanceandautomaticexcavationwereachievedbyusingPIDcontrollerforthehydrauliccylindersofitsbeam,stickandbucket,providinganeffectivemethodforthedesigners.KeywordsHydraulicexcavator,AMEsim,PIDcontrol;液压挖掘机是结构最复杂、用途最广的工程机仿真[3]。但是要对挖掘机这种复杂机电液一体化械之一,它在工业与民用建筑、水利电力工程、矿山系统进行综合仿真(液压系统和各种控制系统及动采掘以及军事工程等施工中起着极为重要的作用。力学联合仿真),仅采用Matlab或Adams软件是很随着工程机械机器人化的研究发展,液压挖掘机的难实现的,必须利用多个软件之间的接口进行联合自动化也逐渐成为各国的研究重点,尤其是局部自仿真。而本文所采用的法国AMESim仿真软件正好动化,在这方面的研究中,多数工作集中在对挖掘机适合对挖掘机进行机电液一体化系统的综合仿真。的工作装置进行控制。目前国内外对于挖掘机工作1挖掘机机电液系统的建模装置控制的研究中,通常把其工作装置作为多自由挖掘机工作装置主要由动臂、斗杆和铲斗组成,度的机器手来处理,控制工作装置的末端(即铲斗其三者的协调运动是由3组液压缸的伸缩联动来实尖)以跟踪规划好的期望轨迹,期望轨迹就被称为现。液压挖掘机采用3组液压缸,动臂液压缸铲斗轨迹控制中的目标值;如:自动挖掘,自动装载Jack1、斗杆液压缸Jack2、铲斗液压缸Jack3,使铲斗等[1]。因此本文着重点就是对定点挖掘过程中的实现平面运动,加上回转液压马达驱动转台运动,分挖掘机机电液一体化系统进行运动仿真并通过采用别带动铲斗、动臂、斗杆及连杆一起转动使铲斗运动从而满足挖掘作业要求见图。经改造后其工PID控制器以更好地跟踪期望轨迹实现自动挖掘。,1,作装置的三节臂的驱动液压缸分别由一个三位四通挖掘机液压系统是由多个液压元件组成的复杂的电比例阀控制,控制动臂液压缸的电比例阀非线性系统,各液压元件间依靠液压介质进行能量Valve1、控制斗杆液压缸的电比例阀Valve2和控制的传递,同时依靠控制系统传递的控制信号实现压铲斗液压缸的电比例阀且液压缸上的位移力、流量的控制。对挖掘机这样的复杂系统进行定Valve3,性和定量的仿真,依靠传统的仅用微分和差分方程的方法是不能很好地模拟系统实际的各种工作性3浙江省教育厅科研项目(编号:20070894)。王涛(—)男浙江工业大学浙西分校讲师硕士研究生能,目前有的采用Matlab对挖掘机液压系统进行仿1976,,,,,324000浙江省衢州市。真[2]。有的采用Adams软件对其机构进行动力学·92·王涛等:基于AMEsim的液压挖掘机运动及控制仿真2008年第10期传感器动态反馈各个液压缸活塞的瞬时位移,通过(-2.785,2.148),port1坐标(2.784,-2.148),各自的PID控制器进行控制,因此能够实现对其运port2坐标(0.277,0.449),port3坐标(-0.796,动进行精确控制,跟踪期望的运动轨迹。建模时需1.239