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高速公路路面清扫车盘刷模块自适应控制系统研究
| 论文题名： | 高速公路路面清扫车盘刷模块自适应控制系统研究 |
| 关键词： | 高速公路;路面清扫车;盘刷模块;电动推杆;PI控制器 |
| 摘要： | 盘刷模块作为高速公路路面清扫车的主要工作部件，其性能好坏对清扫车的清扫效果有着直接的影响。在清扫速度一定的条件下，盘刷的性能好坏受到盘刷转速、接地压力和倾角的影响。针对上述影响因素进行分析研究，以实现盘刷转速、接地压力和倾角随清扫速度最优匹配，保证盘刷始终能将垃圾颗粒抛射至指定位置。 首先，介绍了盘刷的结构组成和工作原理。为了研究盘刷清扫效果受哪些因素影响，在ANSYSworkbench中建立了盘刷刷丝与垃圾颗粒非线性接触模型以及盘刷与地面接触模型，分析了盘刷接地压力、倾角、转速和清扫车清扫速度对清扫效果的影响。为了研究各因素对清扫效果的共同影响，在EDEM中进行正交试验，得到不同因素对清扫效果影响程度大小的次序。其次，为了实现对各影响因素的控制，选择液压马达驱动盘刷旋转，电动推杆控制盘刷接地压力和倾角，并根据不同执行元件的控制要求，进行盘刷模块结构和液压系统设计、参数计算以及选型。为了得到各因素的控制关系，在MATLAB中编程推导得到清扫速度与最优盘刷转速、最佳接地压力和最佳倾角的对应计算公式，以及对应的电动推杆伸缩量。为了实现对各因素的控制，分别制定了对应的控制策略，设计了盘刷液压马达转速模糊PID控制器，以及接地压力和角度调节电动推杆PI控制器。然后进行了人机交互界面设计，用来显示实时工况参数。最后，为了验证控制效果，在Simulink和AMESim中建立了盘刷模块转速控制联合仿真模型，分析了不同负载条件下的转速控制效果。在Simulink中构建电动推杆模型，搭建盘刷模块接地压力和倾角PI控制系统模型，验证控制效果。同时，设计了盘刷转速控制实验。 仿真与实验表明，设计的盘刷转速控制算法能够达到预期的控制效果，转速波动范围在0.6%以内，控制效果好。高速公路路面清扫车盘刷模块自适应控制系统稳定可靠，响应速度快，控制精度高，能够实现盘刷转速、接地压力和倾角的自适应控制，能够有效地提高清扫效率。 |
| 作者： | 朱卫 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 叶敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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