关键词：凿岩台车;;液压系统;;变频调速;;运动控制;;仿真分析
摘 要：在岩石隧道施工过程中,一直采用人工手持钎、锤或冲击钻来开凿炮眼,再实施爆破,此施工方式难以达到开凿炮眼的施工标准,并且在施工断面还需搭建作业平台,其施工过程繁琐,在施工时几乎凭工人的经验来完成,恶劣的施工环境也给工人的身体造成了较大伤害。凿岩台车作为一种新型的隧道工程施工设备,它具有多个自由度的机械臂,通过控制机械臂各关节的运动以完成对炮眼的定位,从而取代了人工开凿炮眼,这样极大改善了施工环境,同时降低了劳动强度和施工成本,满足我国现代化隧道施工建设的需要。本课题中应用了液压传动、自动控制、电气测量、计算机应用等技术,通过了解隧道开凿和国内外凿岩设备的施工技术及其原理。分析凿岩台车机械臂的结构模型并在其各运动关节安装相关传感器;同时分析液压系统的组成以及原理,并对泵站进行变频调速控制。采用单关节单控制器的控制方式,MC9SXS128作为主控芯片,完成各控制器的硬件和软件设计,以实现凿岩台车机械臂稳定高效运行的目的。课题采用行程速度双闭环控制方式,对液压系统建立相应的数学模型,运用MATLAB/SIMULINK软件完成系统的仿真分析。仿真结果表明在外环行程控制采用PD控制,内环速度控制采用PI控制,系统启停时速度变化较为平稳,有效地消除了液压冲击,同时提高了机械臂运动的控制精度。最终达到凿岩台车机械臂稳定高效的运行,解决了工程实际问题,对全自动凿岩台车的研究具有一定的应用价值和推广前景。
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