外文翻译.docx

外文翻译.docx

《外文翻译.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《外文翻译.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

外文翻译

在生产力和油耗方面模拟工程机械操作者的方法

摘要

本文关注的是模拟人类的工程机械操作员的行为，整合成一个大的复杂的仿真模型，整机及其环境操作模式。

由于人工操作在很大程度上影响机器运行，去做模型是必要的，模拟的目标是量化和优化生产力和能源效率。

进行采访研究和一系列测试是来确定专业人员如何操作轮式装载机。

两种型号，使用不同的方法实现了整合成一个多域动态仿真模型。

结果是令人满意的，和其他类似的情况，是可行的而且简易的方法。

关键词  动态模拟运营商模式驱动程序模型

引言

对于正在进行的仿真研究也就是复杂概念工作机的设计中,轮式装载机成为为研究对象，工程师发现仿真技术可以不仅在工程机械领域，而且能在其他行业如：

农业，林业和矿业使用。

常见的问题是，这些机械至少有两个系统同时使用，人工操作这些性能是必不可少的。

在一个轮式装载机中，传动系统和液压系统都同样需要占用有限的发动机功率。

图1可以看出：

主动力如何从柴油发动机之间被分配在液压和传动系统（外环）。

以便产生铲斗的提升力和车轮的牵引力，但是当铲斗装满如说砂石块时会再次连接起来。

在这种情况下，车轮和地面之间的驱动力，产生一个使液压系统的阻碍提升和倾斜力碎石和铲斗边缘的拖拽力，反之亦然[1]。

在图1的内部循环中显示了，人类如何操作轮式装载机。

为了填满铲斗，工人需要同时控制三个动作：

向前的运动，也施加一个力（牵引力），向上运动（升降）

图1简单的功率转移和铲斗装载期间控制计划

轮式装载机铲斗装载和一个铲斗的旋转运动，以适应尽可能多的材料（倾斜）。

这是如何使用一个简单的手动铲斗。

然而，操作手动铲轮式装载机的人，只能观察，并不能直接控制这三项运动。

相反，他或她使用的机器不同的子系统为了完成这个任务。

油门控制发动机转速，同时升降和倾斜动臂控制阀在液压系统，最终分别控制运动带动的提升力和倾斜油缸。

困难在于没有人的控制，直接影响是：

只有一个单一的运动。

油门控制发动机转速，从而影响机器的纵向动作，通过液压泵升降和倾斜油缸的速度。

作为一个非线性平面之间联动的液压缸和铲斗传输，由于其设计升降的运动，也将改变铲斗倾斜角度和倾斜动作的影响铲斗的地面以上的高度。

总之，有许多相互依存的，因此，它需要一定的训练才能够有效地使用机器。

现代轮式装载机操作员没有直接控制的主要部件和子系统，但通过电子控制单元（ECU）的。

这使人们有可能给运营商的支持，例如通过以这种方式控制气缸的速度，斗升降的速度，从而联带动的非线性补偿和倾斜的升降杆的角度成正比。

某些方面的机操作，例如一个典型的制动和反向行驶的过程，也可以发展成半自动或全自动。

如果模拟需要捕捉到全范围之间的相互作用，它的环境，其操作者，所有这三个必须仿照在适当的详细程度，以提供有效的结果，至于如此复杂的系统总作为生产力和油耗/能源效率的特性。

这是一个方面容易忽视，因为需要探索超高的技术体系。

1.文献研究

1.1工作周期

轮式装载机操作和在此提出的工作周期来自作者自己的轮式装载机的经验，大文件已与同事讨论，测试工程师，产品专家，专业的程度，从在沃尔沃的营运。

这些讨论大多没有正式的结构，而是在一个特设的方式进行。

然而，一些非结构化的研究访谈进行一次采访中，运营商有专业的测试进行，在一个半结构化的研究采访的形式记录。

此外，许多测量结果影响进行的讨论。

这些报告大多是内部的，但一些硕士论文[2，4，5]和学术文献[6]，可在公共领域[7]，Gellerstedt发表轮式装载机操作员的思想和推理照片和测试数据还记录了一些典型的工作周期。

此外，非学术刊物喜欢的操作手册和指令机制造商提供的材料，包含有用的信息。

1.2模拟操作

令人惊讶的是，可以找到很少限于工作机器文献综述设计为目的的模拟操作模式。

张某等人验证控制战略，通过他们的土方进行人为操作实验汽车动力系统模拟器。

相应的文件[3]给出了一些洞察他们的推理，人机交互。

他们承认面向任务的工作（如在很短的荷载轮装载机操作之间周期）存在差异并且为导向的工作（如开车）提供参考。

自动挖掘领域中可以找到更多的工作。

He专门检查铲斗[8]灌装，Wu[9]，开始分析一般轮装载机操作，后者侧重于铲斗灌装阶段。

两个手柄按照预定轨迹，可以解决的问题。

在航空航天和汽车行业的丰富处理试点模式和参数辨识的预测试点行为的目的下一秒钟，[10-14]。

其中所采用的技术是以下路径控制器，卡尔曼滤波，模糊逻辑，神经网络。

使用这些模型试点等先进的控制问题或驾驶辅助系统和能源管理混合动力车。

但相反问题是：

在某些预定义的演习中评估处理的质量。

2．开发方案

2.1所需的模型特点

由于操作模式的应用关键在于概念设计，即在模拟任何物理样机之前，它已被认为是重要的，模型不以任何方式硬编码。

使用固定的时间，速度或位置引用和预定的轨迹，有一个重大风险，这些引用是唯一有效的操作模式的发展过程中所使用的机器，但一台新机器的大偏差，导致目前属性是未知的。

因此，任何这样的引用必须是愚钝的，不是所有的机器无论任何规模和结构是恒定不变的，不可能制定参数。

而作为一个函数铲斗长度，负载能力，车轮的距离也可以制定参数化。

此外，为了模拟人工操作，尽可能接近，操作模式和环境模型，还必须严格分开，其必须限制是人为操作的输入和输出。

2.2定向访谈

这些访谈是非结构化的，旨在建立基本知识类型循环模式，其功能，其特点。

在我们的工作中，采访的装载机拥有者和轮式装载机的操作者们在不同的地点得到的结论是，每一个工作场所，它的参数是唯一的，但高负荷短周期（图2）是大多数应用的代表。

图2装载周期短

这个周期是典型铲斗装载中相邻的负载接收器在25-35秒的时间框架。

上述问题与互动的子系统之间的存在高度。

可确定几个阶段（图2），表1简要介绍，图[1]中，可短期负荷周期的装载机进一步研究。

基本上所有的操作者介绍了他们的操作命令触发无论是从机器及其周边环境的动作，有时指导低速或位置的参照。

因此，发现发展规范的操作模型和所有后续步骤基于这项决定是有意义的。

表1短期负荷周期的各个阶段

#时期描述

1铲斗装满同时控制机器速度和升降和倾斜能力

2铲斗离地操作者推动对扭转点

操纵机器来实现V型特征。

3延时是第4步开始前一段时间，可以控制油门踏板，延长或缩短

刹车。

4倒车开始时，与接收处保持的距离将

供给足够的举升液压系统的油液，

和铲斗需要得到的高度，为了卸料这段时间要到达的地方。

5驶向负载的接收处操作指导对负载的接收者，从而完成

V型。

转载机工作装置到达垂直负载

接收处的上方。

6卸料铲斗慢慢向前推动，举起装载斗同时铲斗倾斜

7离开装货斗推动倒退，而对扭转点铲斗降低到适合驾驶的位置。

8迟缓和扭转不一定在相同的位置，在阶段3执行

4，这里降低的是一个空铲斗比提高满装的铲斗快。

9回落地面机器驱动着的位置为下次铲斗灌装，降低铲斗并与地面同时对齐。

10掉头为下一次将铲斗铲入碎石区做准备。

2.3深度访谈

在这一步，半结构化的研究进行与专业的操作手面谈，是能以口头形式表达他们如何在工作中使用的机器完成手头的任务。

重要的是要经过周期阶段中的每个细节，并指出什么事件引发的反应，控制使用多久，替代方案，成功的定义是什么，失败的定义是什么等。

在我们的工作中，我们能够采访到的也是一个产品专家专业测试的经营者，更重要的是，经验丰富的装载机技师，教人如何在一个高效运作的轮式装载机方式。

此外，我们还采访了许多类似背景的同事。

表2列出了一个结果：

指导如何装料。

另一个例子是，表3显示了如何进行2至4阶段，即铲斗离开地面，缓慢行走，扭转

表2装满铲斗

1加快到一定速度

2切换到最低挡，移动到铲斗的边缘时，贴近碎石堆

3踩油门踏板，以提高牵引力和推入铲力

4在轮胎和地面之间出现摩擦的情况下，提起斗多一点增加前轴

的负载（升幅牵引）

5铲斗被石料卡住，倾斜铲斗倒退一点

6如果铲斗把石料插进去，减少牵引一点点

7按照石料的斜坡，继续小心的铲

8不断提起，适用于不释放升降杆倾斜功能

9在铲斗一下的地方留下一些

10倾斜的铲斗完全装满

表3铲斗离开地面，缓慢行走，扭转

＃说明

1倒档

2开始降下铲斗

3踩油门加速，但不能超过3公里每小时

4转向机右侧的曲线（负载的接收处，如果站在左边）

5调整方向盘，使机器可以垂直到达负载接收处

6选择扭转点，使与负载的接收处的距离是足够放下铲斗，以达到足够的高度，为卸料准备

7渐渐减速，松开油门踏板

8转向机身直线位置

9刹车，直到机器几乎静止不动

10转为前进挡，行驶

2.4记录和分析测试系列

连同录影机拍摄，从驶室内部，测量数据可以作为一个额外的信息源。

在我们的工作中,我们配备了一个数据采访系统试验机，并记录控制输入和机器的主要变量，如发动机转速，行驶距离，铲斗的高度和角度等。

我们还发现了机器的录像在操作上是一个有价值的补充。

2.5得出的一般规律和限制

从采访的研究和可能的附加测量的结果是：

现在一般情况下，非机的具体规则和约束转化。

这是操作模式，这使得有必要构建编码之前的最后一步规则和约束的方式是可以实现的。

我们工作中的一个结果是一个量化值“一点点”和“某些”，表2中使用含糊的词汇。

例如，在规则＃1的初始速度设置至3公里/小时，规则＃2触发被设置为一个铲斗渗透深度200毫米。

规则＃9的高度设置为最大起升高度的1/3。

此外，工作场所设置参数，更多的细节可以发现[16].

2.6实践

现在要实施执行得出的一般规则和约束一个有限状态机的路径。

在我们的工作中，已经实现两个操作模式。

在这两种情况下，技术系统的模型和工作场所在ADAMS软件模拟，三维多体系统代码。

这两个运营商模型是独立的实体，并与机器和环境的信息交流。

类似人类操作员输入和输出是有限的，即经营者有更深的水平。

第一个操作手模型，专注于装斗，并已实现在ADAMS中的状态方程回忆模糊逻辑算法。

这是[15]更详细的解释。

第二个操作手模型，对短期负荷的周期剩余阶段的重点，已实现在Stateflow（图3）与ADAMS的联合模拟[16]。

表4显示了如何循环第2阶段已实现两个平行的路径。

图3

表4在操作模型的第2阶段的应用步骤

#说明

A1完整的升降和全油门踏板。

A2转向，倒车，将采取与其指向的地方工作场所的起源（约45°角）计算所需的转向角度。

A3转向，减少和停止时所需的转向角度达成。

A4开始转向在工作场所的起源点。

A5保持向后直到找到路径B终止这一阶段。

B1等待机器通过负载的接收器。

B2推断余下时间等待

推断驾驶时间负载的接收器。

B3计算所需的转向角度，垂直负载的接收器的到来。

终止此阶段，在可实现的限度内。

B4转到第2A期工程（延伸，继续直线行驶，直到转向）

2.7验证

实施与运营模式，它现在可以通过运行仿真验证不同的参数设置和一系列测试结果比较。

在我们的工作，无论是运营商已测试通过机型不同机器的技术参数。

例如，改变机器的变矩器较弱的特性（因为我们也已经在我们的测量系列），导致操作风格和普通操作的发动机转速有轻微的区别，因为运营商适应和快速找到所需的油门踏板角度来控制牵引力强制。

正是这种现象也被证明是发生在我们的模拟，没有任何明确的编码（见图4，从第一家运营商模式的结果）。

图4。

发动机不同的扭矩转换器的机器负载（模型一）[15]

图5。

适应提升速度（模式二）[16]

另一个例子是改变铲斗的液压速度，模拟泵的能力不足。

人为操作适应这种扭转更远轮式装载机，直到最终推动负载的接收器转储铲斗的负荷。

这也可以证明我们的模拟操作模式没有任何修饰。

图5显示了与第二次实验的痕迹操作模式（圆形标记的黑色曲线：

提升速度较低）。

3、结论与展望

既然提出了操作员的模式，“人为因素”已被引入到多域的动态模拟完整的工程机械。

这两个操作者模型已被以一个相当简单的方式进行研究。

他们规定机器的工作周期，是一个更通用的方式，不取决于机器的技术参数。

由于这一点，整个组件或子系统其特点是可以改变的，不影响模拟的有效性。

这给予整机性能方面，生产率和燃油消耗相关的答案。

实验结果是令人满意的，并很容易为其他类似的情形提供方法。

在未来，我们将尽力开发操作者模式与其中一台机器的可操作性可以使用模拟预测。

如前所述，在汽车和航空航天模拟这通常是通过分析控制工作需要执行预定义的演习。

突出循环分段，分析阶段（如铲斗灌装，扭转和铲斗排空），可能是前进的方向。

为了验证任何这样的模拟，我们还将与量化同时进行对轮式装载机在深入测量工作负载上控制机器操作员的操作。

参考文献

1.Filla,R.:

OperatorandMachineModelsforDynamicSimulationConstructionMachinery.

Licentiatethesis,LinköpingUniversity,Linköping（2005）,

http:

//urn.kb.se/resolve?

urn=urn:

nbn:

se:

liu:

diva-4092

2.Vännström,J.,Lindholm,S.:

EducationalInterfaceforReducingFuelConsumption.MSc

thesis,LuleåUniversityofTechnology,Luleå（2007）,

http:

//epubl.luth.se/1402-1617/2007/114/

3.Zhang,R.,Carter,D.E.,Alleyne,A.G.:

MultivariableControlofanEarthmovingVehicle

PowertrainExperimentallyValidatedinanEmulatedWorkingCycle.In:

Conferencepaper,

ASME2003InternationalMechanicalEngineeringCongressandExposition（2003）

4.Stener,P.,Snabb,R.:

KörbarhetskvantifieringavHjullastare.MScthesis,LinköpingUniversity,

Linköping（2008）,

http:

//urn.kb.se/resolve?

urn=urn:

nbn:

se:

liu:

diva-11148

5.Boman,M.:

Onpredictingfuelconsumptionandproductivityofwheelloaders.MScthesis,

LuleåUniversityofTechnology,Luleå（2006）,

http:

//epubl.ltu.se/1402-1617/2006/009/

6.Filla,R.:

Anläggningsmaskiner:

Hydrauliksystemimultidomänamiljöer.In:

Conference

paper,Hydraulikdagar（2003）

7.Gellersted,S.:

Manövreringavhjullastare（OperationofWheelLoaders）.Technicalreport,

JTI–Institutetförjordbruks-ochmiljöteknik,Uppsala（2002）,

http:

//www.jti.slu.se/publikat/rapporter/l&i/r-310sg.pdf

8.Hemami,A.:

MotiontrajectorystudyinthescoopingoperationofanLHD-loader.IEEE

TransactionsonIndustryApplications30,1333–1338（1994）,

http:

//dx.doi.org/10.1109/28.315248