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島嘲真將24小節中得到的液壓挖掘機虛擬樣機工作裝置按直線挖掘時的理論轉角曲線在MATLAB中擬合，可以得到在給定軌跡的條件下動臂轉角和斗桿轉角的變化函數。分別將其導入到MATLAB/Simulink中的控制模型輸入的DB1和DGI中，其控制模型如圖36所示。DB輸出為動臂轉角，反饋到前向通道，與理論輸入作哈爾濱工業大學工學碩士學位論文Imax線圈輸入電流最大值(A)。實驗室現有的液壓挖掘機實驗臺上應用的是2FRE6A20B/IOQM型二通比例調速閥，其時間系數f005，額定流量為25Umin，電磁線圈最大輸入電流為1放大器傳遞函數的求取可以近似看成比例環節，本課題挖掘機實驗臺采用的放大器是VT50IOBS20型電液比例控制器。

例如污染度等級數碼為18/15的液壓油，表示它在每毫升內不小于5pm的顆粒數在1300～2500之間，不小于I5pⅢ的顆粒數在160～320之間。2．液壓油污染的危害液壓油液被污染后對液壓傳動系統所造成的主要危害是：2.1固體顆粒和膠狀生成物堵塞過濾器，使液壓泵吸油不暢、運轉困難，產生噪聲；堵塞閥類元件的小孔或縫隙，使閥類元件動作失靈；2.2微小固體顆粒會加速有相對滑動零件表而的磨損，使液壓元件不能正常工作；同時，它也會劃傷密封件，使泄漏流量增加；2.3水分和空氣的混入會降低液壓油液的潤滑能力，并加速其氧化變質；產生氣蝕，使液壓元件加速損壞；使液壓傳動系統出現振動、爬行等現象。3．工作介質污染的控制由于液壓油液被污染的原因比較復雜，液壓傳動系統在工作過程中液壓油液又在不斷地產生污染物，因此，要徹底地防止污染是很困難的。為了延長液壓元件的使用壽命，保證液壓傳動系統的正常工作，應將液壓油液的污染程度控制在一定的范圍內。一般常采取如下措施來控制污染：3.1消除殘留物污染：液壓系統組裝前后，必須對零件進行嚴格的清洗。3.2減少外來的污染：為了減少液壓系統的污染源，改善設備的運轉環境，加強粉塵治理，減少工作現場的粉塵。油箱通大氣處要加空氣濾清器，向油箱灌油應通過過濾器，維修拆卸元件應在無塵區進行。

各個油缸的驅動方程以STEP函數來定義44，其定義式為：液壓挖掘機進行工作時，挖掘機工作裝置的空間位置是由工作裝置各缸的工作長度決定的。相應的，長度確定了，工作裝置空間位置也就確定了，相應地鏟斗斗尖的運動軌跡也隨之確定。這樣就可以首先通過給定的運動軌跡計算出液壓挖掘機動臂、斗桿、鏟斗的各轉角變化曲線，然后通過各液壓缸轉角與其伸縮長度之間的幾何關系得到各液壓缸的驅動函數。本課題所依據的實驗室挖掘機模型的各液壓缸工作長度如表22所示。挖掘機在進行挖掘作業的時候，工作裝置液壓缸通常有兩種動作方式，一種是按順序依次動作，另一種是各缸同時伸縮。很顯然，第二種方式充分利用了挖掘機的動力系統，達到了節能的效果，而且縮短了作業時間，有效地改善了工作效率。所以第二種動作方式使用比較多45。本文是將虛擬挖掘機三維樣機進行動力學仿真的，基本上是完全模擬挖掘機正常工作時的狀態，因此采用復合動作方式來驅動各個液壓缸。對于挖掘機來說，還有一個比較重要的影響因素就是工作時間，在對液壓挖掘機虛擬樣機進行動力學仿真之前，需要對其工作時間加以設定，以滿足仿真的需要，一般來說，挖掘機工作循環時間可以表示為：根據小型挖掘機理論作業時間與實際實驗臺作業時間，可綜合得出本文所砑究的挖掘機對象的作業循環時間，見表23。

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圖421輕載荷下實際挖掘軌跡圖62由該圖可以看出，在挖掘初期存在一定的波動，誤差在80mm以內，之后挖掘軌跡達到所規定的直線軌跡，誤差在14mm以內，PID控制效果較好，但是從開始挖掘到符合要求的時間很長。相對比較而言，空載情況下，控制效果最好，誤差最小。輕載情況下次之，重載情況下，控制效果位居最后。實際由挖掘機鏟斗斗尖畫筆所畫出的挖掘軌跡如圖42所示，由于挖掘機實驗模型液壓油路的限制，只能在挖掘機模型的右側安放畫板，所以所畫軌跡讀圖順序是從左到右，而程序運行圖上與MATLAB導出的實驗軌跡圖是從右到左的順序。由實際軌跡圖42可以看出，挖掘誤差較空載、輕載挖掘變大了很多。而且，實現直線挖掘的時間也變長了。

由此，可以得到動臂驅動力矩與其轉角的關系為由此開環傳遞函數繪制如圖311所示的伯德圖，由圖可得到動臂系統處于穩定狀態，其中，相位裕度為210，幅值裕度為20ldB，剪切頻率為154rad/s，穿越頻率為262rad/S。圖311動臂系統伯德圖3213挖掘機工作裝置軌跡斗桿系統傳遞函數的確定類似于動臂系統傳函的求取，可求出斗桿系統的開環傳遞函數為：哈爾濱工業大學工學碩士學位論文第4章液壓挖掘機工作裝置控制系統實驗研究本文在第二章得到挖掘機工作裝置的動力學方程，獲得了各工作裝置轉角與其驅動力矩之間的關系，并進行相關的動力學仿真；第三章建立了液壓挖掘機工作裝置的PID控制系統，并通過聯合PID仿真與理論PID仿真兩個方面證實了該控制方法的合理性。

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