автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Система автоматизации моделирования одноковшового экскаватора с гидроприводом

ЩЕРБАКОВ ИВАН СЕРГЕЕВИЧ

СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА С ГИДРОПРИВОДОМ

Специальность 05.13.12 —Системы автоматизации проектирования, (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Омск—2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия"

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Руппель Алексей Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Галдин Николай Семенович

кандидат технических наук, доцент Ревякина Ольга Владимировна

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное

предприятие Конструкторское бюро транспортного машиностроения, г.Омск

Зашита диссертации состоится 22 декабря 2006г. в 17°°ч. на заседании регионального диссертационного совета ДМ 212.250.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия" по адресу: 644080, г.Омск, пр. Мира, 5,3ал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия".

Автореферат разослан 22 ноября 2006 г.

Ученый секретарь регионального диссертационного совета ДМ 212.250.03, доктор технических наук

ВЛО. Юрков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

.Актуальность работы. Одноковшовые экскаваторы с гидроприводом (ОЭГ) являются одним из наиболее универсальных средств механизации при производстве земляных работ на промышленных предприятиях, строительных площадках. Поэтому важную роль для машиностроительных предприятий-разработчиков играет совершенствование ОЭГ, направленное на повышение точности выполнения работ; улучшение их технических характеристик и качества.

Существующие строительные нормы н правила производства работ предъявляют высокие требования к точности. При строительстве закрытых трубопроводов оросительной сети допускаемый недобор грунта в основании траншей и котлованов назначают не более 0,05 м. (СНиП 3.05.04-85 Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации.). В соответствии с существующими нормами, допускаются недоборы грунта в основании земляных сооружений, разрабатываемых экскаваторами 0,05-0,1 м, В мелиоративном строительстве величина отклонений дна осушительных и оросительных каналов принимается равной ±0,03-0,05 м. (СНиП 3,07.03-S5 Мелиоративные сооружения).

ОЭГ представляет собой' динамическую систему, содержащую совокупность неоднородных подсистем, состояние которой изменяется во времени; она подвергается возмущениям различной природы: управляющие воздействия, реакции грунта и т.д: Учет основных факторов, влияющих на динамическую систему экскаватора, является важной задачей моделирования ОЭГ.

Важнейшей составной частью САПР являются системы автоматизации моделирования (САМ), ' Моделирование в таких системах является автоматизированным и осуществляется под непосредственным контролем пользователя в форме человеко-машинного диалога. САМ позволяют оперативно оценивать с помощью ЭВМ функционирование систем ОЭГ и составляющих их подсистемы и устройств.

Существуют различные универсальные пакеты визуального моделирования, позволяющие моделировать структурно-сложные динамические системы: SIMULINK и SimMechanics пакета MATLAB, EASY5 (Boeing), подсистема SystemBuild пакета MATRIX, VisStm (Visual Solution) и др. Несмотря на то, что эти пакеты являются универсальными и обладают мощными средствами для моделирования и визуализации сложиьк динамических систем, построить модель динамической системы ОЭГ в среде указанных пакетов сложно, так как это требует тщательного изучения среды, средств и инструментов моделирования.

Таким образом, проблема разработки методов автоматизированного моделирования ОЭГ на основе современных компьютерных технологий для решения задач автоматизации проектирования экскаваторов и создание

специализированной программы автоматизированного моделирования является весьма актуальной.

Цель днссертационной работы заключается в разработке методики, алгоритмов и программ автоматизации моделирования одноковшовых экскаваторов с гидроприводом.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- сформулировать структуру ОЭГ как сложную динамическую систему, состоящую из неоднородных подсистем;

- разработать совокупность математических моделей подсистем сложной динамической системы ОЭГ;

- разработать методику построения математических моделей подсистем ОЭГ;

- разработать программное обеспечение для автоматизации моделирования ОЭГ;

- подтвердить. адекватность предложенной математической модели ОЭГ и оценить работоспособность созданного программного комплекса.

Методы исследования. Методы исследования носят комплексный характер, содержат как теоретические, так и экспериментальные исследования. В работе использованы методы математического моделирования, векторной алгебры, математического анализа, прикладной математики, теории алгоритмов, и компьютерное моделирование.

: Объект исследования: Процесс автоматизации моделирования ОЭГ как сложной динамической системы.

Предмет исследования: Одноковшовый экскаватор с гидроприводом. •. Научная новизна работы:

- предложена методика автоматизации моделирования сложной динамической системы ОЭГ;

- разработаны математические модели подсистем ОЭГ;

- разработана методика комплексного исследования динамических свойств ОЭГ;

- разработаны алгоритмы автоматизации моделирования подсистем ОЭГ;

- на основе предложенных математических моделей создано программное обеспечение для автоматизации моделирования ОЭГ,

Практическая ценность работы: * - предложено прикладное программное обеспечение, обеспечивающее: моделирование работы ОЭГ; визуализацию работы ОЭГ в виртуальной сцене и диаграмме; контроль параметров подсистем и элементов ОЭГ с помощью программных осциллоскопов н средств вывода данных в файлы для последующего их анализа;

- предложена методика коллективной (сетевой) разработки САМ ОЭГ через подключение с помощью встроенных сетевых средств, к внешним

базам данных содержащих типовые параметры элементов оборудования ОЭГ и пополнение этих баз данных разработанными параметрами.

- предложенная система управления точностью разработки грунта ОЭГ является составной частью программного комплекса разработки системы автоматизированного моделирования ОЭГ.

- предложенный комплекс дает возможность не только моделировать подсистемы ОЭГ, но и решать задачи анализа н синтеза при автоматизированном проектировании ОЭГ;

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались на 2-й Всероссийской научной конференции' "Проектирование научных и инженерных приложений в среде MATLAB", 25-26 мая 2004 года; на заседаниях н научных оеминарах Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии, кафедры «Автоматизация производственных процессов и электротехника» СибАДИ, Омском филиале Новосибирской государственной академии водного транспорта.

Публикации. По результатам работы опубликовано 6 печатных работ.

Внедрение результатов работы. Система автоматизации моделирования одноковшового экскаватора (САМ ОЭГ) внедрена в Федеральном государственном унитарном предприятии Конструкторское бюро транспортного машиностроения (ФГУП КБТМ) г.Омска, в учебный процесс Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии.

Структура и содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка использованных источников, включающего 137 наименований, и 2-х приложений. Работа изложена на 178 страницах, содержит 14 таблиц и 49 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована научная проблема, обоснована актуальность разрабатываемой темы, определена цель исследования, сформулированы научная новизна и практическая ценность, приведено краткое содержание работы и сведения об ее апробации.

В первой главе диссертационной работы дается обоснование объекта и предмета исследования, проводится анализ тенденций развития ОЭГ, анализ существующих систем повышения точности работы ОЭГ и принципа их действия, анализ пакетов визуального моделирования сложных динамических систем; сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе обосновывается общая методика автоматизированного моделирования ОЭГ. Проведен анализ ОЭГ как сложной динамической системы, состоящей из разнородных подсистем, механической подсистемы, подсистемы гидропривода и подсистемы управления точностью разра-

ботки грунта. Структурная схема динамической системы ОЭГ представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Структурная схема динамической системы одноковшового экскаватора с гидроприводом: 1-2 — внутренние управляющие воздействия (управление механизмами экскаватора); 3 — внешние возмущающие воздействия (воздействие со стороны грунта.); 4 — внутренние возмущающие воздействия (управляющие воздействия); 56 — информация о контролируемых внешних и внутренних возмущениях; 7 — рабочее задание; 8 — информация от системы контроля, 9 - задание параметров работы, 10 - обратная связь, П — автоматическое управление, 12 — воздействие на груш.

Определение структуры ОЭГ как сложной динамической системы позволяет выделить этапы автоматизации построения модели экскаватора:

- построение модели механической подсистемы, т.е. составление уравнений движения механической подсистемы;

- построение модели подсистемы гидропривода, т.е. составление уравнений динамики подсистемы гидропривода;

- построение модели подсистемы управления точностью копания.

- задание управляющих н возмущающих воздействий;

- задание параметров моделирования (выбор решателя, шага интегрирования, параметров вывода результатов и т.д.);

- задание численных значений параметров и начальных условий;

- проведение вычислительного эксперимента.

Методика автоматизации моделирования механической подсистемы экскаватора основана на использовании метода однородных координат и построении уравнений движения в форме уравнений Лагранжа второго рода с переменными коэффициентами.

Методика автоматизации моделирования подсистемы гидропривода основана на разбиении схемы гидропривода на функциональные элементы. Для описания системы в целом достаточно указать виды функциональных элементов, из которых состоит система гидропривода, задать необходимые физические и конструктивные параметры этих элементов, описать структуру схемы.

и Гидро- X

Рисунок 2 — Много мерный динамический объект

Отдельный функциональный гидроэлемент или участок гидросхемы представляется в виде многомерного динамического объекта (рисунок 2) с вектором выходных величин Xj = [.Vj..., хп J', вектором входных величин

Uj =[«1.....»„Г. и вектором возмущающих воздействий Fj =[/],.-.,/* J7".

Линеаризованная математическая модель гидравлического многомерного объекта может рассматриваться как гидравлический многополюсник (ГМГГ).

Гидропривод в целом представляется как результирующий, состоящий та соединенных между собой ГМП. При этом задача математического моделирования сводится к определению результирующих передаточных функций гидропривода.. Формирование системы уравнений гидропривода происходит на базе уравнений функциональных элементов, составляющих схему гидропривода, связи между которыми представляются матрицей связей.

В третьей главе представлены математические модели подсистем ОЭГ.

При математическом описании механической подсистемы обосновывается обобщенная расчетная схема этой подсистемы, выбираются и обосновываются системы координат, обобщенные координаты, составляются уравнения геометрических связей между звеньями, уравнения кинематики звеньев и упруго-вязких элементов ОЭГ.

По составленной расчетной схеме механической подсистемы ОЭГ (рисунок 3), при принятии допущения о голономности системы наиболее

удобным и широко распространенным является метод составления уравнений динамики в форме уравнений Лагранжа второго рода /29,31,32/,

Рисунок 3 — Обобщенная расчетная схема одноковшового экскаватора с гидроприводом Уравнения Лагранжа второго рода имеют вид:

60

А dt

6Р

kSqJ eqj + 84j

-Qj.

где: К — кинетическая энергия, Р — потенциальная энергия, Ф — днссипа-тивная функция, Q — вектор обобщенных внешних сил.

После линеаризации уравнение Лагранжа второго рода имеет систему из четырех уравнений, каждое из которых имеет вид: 10 15 10 4

10 IS 4 4

2 StrtM^NJvClqj + SmigGjHyR^ = £FrUuR,.

V.j=l и — I t = t i=l

Коэффициенты дифференциальных уравнений являются функциями больших значений обобщенных координат и конструктивных параметров ОЭГ.

Математическая модель механической подсистемы ОЭГ, составленная на основе: предложенной методики, позволяет решать задачи статики, кинематики и динамики, проводить исследования ОЭГ в различных эксплуатационных режимах.

Гидропривод (111) является одной из важнейших подсистем сложной динамической системы ОЭГ. 111 рассматривается как совокупность соединенных между собой элементов (ДВС, гидронасосов, гидромоторов, гидроцилиндров, гидролииий, гидрораспределителей (золотников), дросселей), которые, в зависимости от принятых допущений, описаны с требуемой степенью детализации.

Пример упрощенной расчетной схемы гидропривода ОЭГ приведен на рисунке 4.

Математическая модель гидропривода ОЭГ представлена в виде гидравлического многополюсника, т.е. гидропривод в целом рассматривается как состоящий из соединенных между собой гидромногополюсников, динамические свойства которых характеризуются их матричными передаточными функциями.

Динамические свойства многомерного объекта полностью определяются его уравнениями движения. Линеаризованная система уравнений движения в векторно-матричной форме имеет вид:

Ж*) • * = Я(*)' £ + С(лг) ■ ,

где: А(з) - квадратная матрица размерности п х л; В(з) - прямоугольная матрица размерности пхт; С(я) - прямоугольная матрица размерности п х к.

Рисунок 4 - Упрощенна« расчетная схема гидропривода одноковшового экскаватора

Линеаризованная математическая модель гидравлического многомерного объекта (рисунок 4) может рассматриваться как гидравлический многополюсник. Математическое описание подсистемы гидропривода включает построение математических моделей функциональных блоков гидросистемы в виде гидравлических многополюсников, а также построение математической модели подсистемы гидропривода из математических моделей этих блоков.

ОЭГ испытывает воздействия различной природы: внешние -воздействие со стороны грунта на шасси и ковш, а так же внутренние -управляющие воздействия со стороны гидропривода. Для комплексного исследования динамической системы ОЭГ необходимо учитывать все указанные нагрузки.

Рабочая нагрузка на ОЭГ вычисляется как сумма статической и динамической составляющих.

Формирование управляющих воздействий формируется на каждом шаге времени в зависимости от характера рассматриваемых внешних воздействий.

Методика разработки системы точностираз рабоггки грунта ОЭГ предполагает вычисление углов аЗ н сЗ (рисунок 5), зависящих от заданной глубины копания АН2, и изменяющих значения в процессе работы «ведущего» угла Ь:

, . ЯС*5Ш(6) (¡г АН2-Ст*$т(с4) )

аЗ=агс5П1 , ■ ■ ■ —д——агссоа ,. . . — .—....

т1АВ' + ВСг-2*АВ*ВС*со$Ь V* -¿АВг + ВС'-2*АВ*ВС*т$Ь)

( БСНшф) 'Л ЛН2-Ст*Ь1пИ>

сЗ= у-агсат ... , ------..-...... - А \+ -.¡д-м..., __—-—+с4

■4А&\В<?-2*АВ'ВС*сюЪ ) •1А& + ВС*-2*АВ*ВС*<;о2Ь

Н2НЗ = ЬАВ2 + ВС1 -2* АВ'ВС'са д)' соКапяш-;-А!12~СИЪ~^М—„) -

' т/АВ1 + ВС1 -2* АВ* ВС*<яаЬ СИЗ

где: АВ —Стрела, ВС - рукоять, СНЗ — ковш, аЗ —угол подьема стрелы, сЗ — угол между рукоятью и ковшом, с4 - заданный угол резания, Ь -«управляющий» угол, АН2 - глубина копания, Н2НЗ — траектория режущей кромки ковша.

Система управления ОЭГ, на основе расчета углов подъема стрелы и поворота ковша, по заданному углу между стрелой и рукоятью и глубине копания осуществляет управление точностью работы экскаватора в динамическом режиме.

Четвертая глава посвящена описанию программного комплекса для автоматизированного моделирования ОЭГ. Система автоматизированного моделирования ОЭГ (САМ ОЭГ) предназначена для моделирования подсистем ОЭГ с целью исследования рабочих процессов, статики и динамики ОЭГ, анализа системы управления точностью разработки грунта. Областью применения САМ ОЭГ могут быть научные исследования и разработки ОЭГ.

Структурная схема САМ ОЭГ приведена на рисунке б. На структурной схеме САМ ОЭГ показано взаимодействие систем шасси (Shassy), поворотной платформы (Povorotn plat forma), стрелы (GCS), рукояти (GCR), ковша (GCK) с системами моделирования свойств грунта (Grunt), системой управления точностью копания Subsystem, системой вывода результатов в сцену виртуальной реальности (VR Sink), файл данных untitled.mat и плоттер Scope4,

Главное меню и форма ввода параметров шасси САМОЭГ показано на рисунке 7. Интерфейс системы включает в себя главное меню, вид которого типичен для Windows-приложений. Главное окно содержит строку меню, панель инструментов с кнопками (Механическая система, Гидропривод, Режимы, Пуск, Нагрузки, Параметры моделирования,'Окна результатов, Помощь).

Интерфейс САМ ОЭГ позволяет организовать в наглядной форме ввод основных параметров и характеристик динамической системы ОЭГ, построение структурной схемы гидропривода, задание параметров моделирования, возмущающих и управляющих воздействий, параметров вывода результата. ........' ч'

Рисунок 6 - Структурная схема САМ ОЭГ в 5шои1шк

Окно главного меню моделирования механической подсистемы ОЭГ включает в себя строку меню содержащую названия подсистем, набор выпадающих меню, позволяющих просмотреть расчетную схему ОЭГ, задать параметры звеньев механической подсистемы (базовое шасси, поворотная платформа, стрела, рукоять, ковш), параметры гидропривода, начальные значения обобщенных координат н их скоростей, параметры грунта.

Интерфейс окна задания нагрузок позволяет пользователю в удобной форме задать последовательность рабочих операций или их совмещений для ОЭГ, атакже организовать ввод других величин воздействий на экскаватор.

Окно диаграммы БппиИпк позволяет видеть результат моделирования ОЭГ схематически (рисунок 8), модель которого была предварительно построена с использованием интерфейса САМ ОЭГ, или в виде виртуальной сцены (рисунок 9). При этом, результаты так же выводятся в табличном виде или в виде графиков в зависимости от заданных параметров в окне ввода параметров моделирования.

. ^(Чй^листсйа mrjxiXJWiw pcw-w i^x Hfrp**^ годмет^ы • fx*y*vr*iM ivtcuJb i-: ¡.-=: jj'l' :"=: ^ 7

V. ........... !...'.:....:. . :. - -.-.,. л' . .................!..i "\.i ............f .

коленка к r<fvr^*iu

V Спмял

Рум&пъ •

• .:• КОШ«'

■■/......*"'■ V ^ ...... ' v :■'■'". ',■. :

I j ' " j Г L 'fjii,'J0 j'

. "■ . J ■ . .! ■ ■ №1, I1!1;1 tinopt : V - = H ' ; ■ ■■ ОпервШ '"'.■,: ' I :

, ?r;":"ri j M ct vuf* J ( -4 t 1Л-1 C| ";■ | [/7Lft W] I 7i ixyt 1 0| ■! Iti' '■ ' ^Jl

==;"!:.=-■=== '."р-- j ' ' tcaoDo' j' ' ^ мшооа '■ ......'; j tococao . ' ^ iimo ; - ^'¿^'"^vji

■ ■ ...... ■■■"■■ .......... ........ii'.:..]...^;.......i.. —........—- . .

Рисунок 7—Главное меню и форма ввода параметров шасси системы автоматизированного моделирования ОЭГ

Описанная методика автоматизированного моделирования подсистем ОЭГ, представленная во второй и третьей главах, реализована в программном модуле САМ ОЭГ.

Одним из достоинств САМ является наличие библиотек параметров элементов механических и гидравлических подсистем, позволяющих использовать типовые элементы для автоматизированного построения моделей динамических систем и, таким образом, сокращающих затраты времени на моделирование. Библиотеки САМ ОЭГ обеспечивают хранение и выборку необходимых параметров элементов оборудования ОЭГ для построения моделей подсистем динамической системы ОЭГ. '

Библиотеки элементов хранятся в базе данных PostgreSQL и используются при работе САМ ОЭГ при подключении к серверу баз данных. При подключении к сети Интернет, возможно использование удаленного сервера баз данных. Параметры подключения к сети Интернет и серверу базы данных указываются в панели настройки (Главное Меню —> Параметры —> Сеть) сети. В целях защиты данных соединение к внешним базам данных устанавливается через туннель созданный с помощью протокола SSH (поверх протокола TCP/IP) обеспечивающего шифрование данных. САМ ОЭГ позволяет добавлять параметры элементов оборудования ОЭГ в библиотеки в процессе создания модели динамической системы ОЭГ, таким образом обеспечивая коллективную разработку САМ ОЭГ.

Адекватность модели является одним из подтверждений работоспособности разработанной САМ ОЭГ н правомерности использования предложенных методик автоматизированного моделирования. Мерой адекватности служат' расхождения количественных характеристик основных параметров объекта, полученных экспериментально и с помощью вычислительного эксперимента в САМ ОЭГ.

Адекватность математической модели САМ ОЭГ доказана путем Сравнения параметров реальной машины, полученных по результатам экспериментальных исследований и значений тем же параметрам, расчитаных с помощью оцениваемой САМ ОЭГ при одинаковых начальных условиях и равенстве конструктивных параметров машины (линейные размеры ОЭГ, коэффициенты жесткости и вязкости упруговязкнх элементов)

Сравнительный анализ теоретических и экспериментальных зависимостей показал, что построенная модель ОЭГ с помощью САМ ОЭГ является адекватной реальному ОЭГ. Расхождения по численным значениям основных параметров не превышают 11%.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Определена структура одноковшового экскаватора с гидроприводом как сложная динамическая система, состоящая из неоднородных подсистем: механической подсистемы, подсистемы гидропривода и подсистемы управления точностью разработки грунта.- ......

2. Разработана математическая модели подсистем сложной динамической системы одноковшового экскаватора: механической подсистемы, подсистемы гидропривода, подсистемы контроля точности разработки грунта.

3. Разработаны методики автоматизированного моделирования подсистем одноковшового экскаватора: механической подсистемы — методом однородных координат с использованием уравнений Лагранжа второго рода; подсистемы гидропривода — методом гидравлических динамических многополюсников.

4. Предложена методика комплексного исследования динамических свойств ОЭГ.

5. Разработан программный комплекс автоматизированного моделирования ОЭГ, позволяющий проводить моделирование подсистем с целью исследования рабочих процессов, статики, кинематики и динамики ОЭГ, анализа точности разработки грунта ОЭГ.

6. Экспериментальные исследования позволили подтвердить адекватность математических моделей, при этом расхождения по численным зна-

чениям основных параметров не превышают 11%; подтвердить работоспособность программного комплекса и эффективность его использования в условиях конструкторского бюро и в учебном процессе.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Щербаков, И.С. Применение матриц при моделировании перемещения тел в пространстве в среде Matlab / И.С. Щербаков // Машины и процессы в строительстве: сборник научных трудов №5, — Омск: СибАДИ, 2004. — С. 117-121.

2. Щербаков, И.С. Применение MatLab в расчетах перемещений твердых тел соединенных шарнирами / И.С. Щербаков. // Вестник СибАДИ выпуск I, — Омск: Издательский дом «ЛЕО», 2004, —С. 159—164.

3. Рулпель, A.A. Определение области возможных перемещений конечного элемента судового трехз венного манипулятора в среде Matlab / A.A. Руппель, И.С. Щербаков // Сборник научных трудов, выпуск 5. — Омск: ООО «Созидание» ВОИ, 2006. - С. 83-89.

4. Руппель, A.A. Переопределение геометрических параметров блока «Body» в системе моделирования Matl ab/S tmul ink / A.A. Руппель, И.С. Щербаков // Сборник научных трудов выпуск 5. — Омск: ООО «Созидание» ВОИ, 2006. - С. 107-109. *

5. Руппель, A.A. Моделирование одноковшового экскаватора в среде Matlab / A.A. Руппель, И.С. Щербаков // Омский научный вестник выпуск 10. - Омск: ОмГТУ, 2006.- С.226^237.

6. Щербаков, И.С. Использование Матлаб при моделировании процесса копания одноковшовым экскаватором с обратной лопатой / И.С. Щербаков // Труды Всероссийской научной конференции "Проектирование научных и инженерных приложений в среде MATLAB" Москва: ИЛУ РАН, 2004. -С. 446-452.

Подписано к печати 20.11.2006 Формат 60x90 1/16. Бумага писчая Отпечатан» на дупликаторе Уел, п. л. 0,98. Уч,-юд. 0,94 Тираж 100 экз. Заказ 228

ПО УМУ СибАДИ 644080, г. Омск, пр. Мира, 5

Введение.

1 СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

1.1 Анализ требований к точности выполнения операций.

1.2 Основные требования к системам управления одноковшовым экскаватором с гидроприводом.

1.3 Краткий обзор предыдущих исследований.

1.4 Анализ способов и технических средств разработки грунта под проектную отметку.

1.4.1 Способы определения глубины копания одноковшовым экскаватором с гидроприводом.

1.4.2 Системы автоматического управления одноковшового экскаватора с гидроприводом.

1.5 Основные тенденции развития систем управления одноковшовых экскаваторов с гидроприводом.

1.5.1 Лазерные индикаторные системы.

1.5.2 Лазерные системы с автоматическим управлением.

1.5.3 Трехмерные системы управления с глобальными позиционирующими системами.

1.6 Перспективы применения систем автоматизированного моделирования в моделировании систем управления одноковшовым экскаватором с гидроприводом.

1.7 Цель и задачи работы

1.8 Выводы.

2 МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Методика математического моделирования одноковшового экскаватора с гидроприводом.

2.2 Методика анализа статических, кинематических и динамических характеристик одноковшовго экскаватора с гидроприводом в среде Matlab/Simulink.

2.3 Методика автоматизации моделирования подсистемы гидропривода одноковшового экскаватора.

2.4 Структура выполнения работы.

2.5 Выводы.

3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА С ГИДРОПРИВОДОМ, ОСНАЩЕННОГО СИСТЕМОЙ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.

3.1 Обоснование и выбор критериев эффективности одноковшового экскаватора с гидроприводом.

3.2 Выбор и обоснование расчетной схемы одноковшового экскаватора с гидроприводом.

3.3 Уравнения геометрической связи между элементами рабочего оборудования.

3.4 Уравнения статики и динамики одноковшового экскаватором с гидроприводом.

3.5 Математическая модель подсистемы гидропривода одноковшового экскаватора с гидроприводом.

3.6 Математическое описание алгоритма управления одноковшового экскаватора.

3.7 Выводы.

4 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА С ГИДРОПРИВОДОМ В СРЕДЕ MATLAB/Simulink.

4.1 Разработка интерфейса системы автоматизации моделирования одноковшового экскаватора с гидроприводом.

4.2 Программирование интерфейса системы автоматизированного моделирования одноковшового экскаватора с гидроприводом.

4.3 Блок-схема программы.

4.4 Логика работы системы автоматизации моделирования одноковшового экскаватора с гидроприводом.

4.5 Создание символьного кода программы моделирования одноковшового экскаватора с гидроприводом в визуально-ориентированной среде MATLAB/Similink.

4.6 Создание сцены виртуальной реальности в Virtual Reality Toolbox системы MATLAB.

4.7 Исследование области возможных перемещений рабочего органа одноковшового экскаватора с гидроприводом в MATLAB.

4.8 Графическое исследование рабочей области одноковшового экскаватора с гидроприводом.

4.9 Базы данных. Электронные сети и сетевая безопасность. Выбор программного обеспечения.

4.9.1 Базы данных.

4.9.2 Электронные сети и сетевая безопасность.

4.9.3 Выбор программного обеспечения.

4.10 Выводы.

Актуальность работы. Одноковшовые экскаваторы с гидроприводом (ОЭГ) являются одним из наиболее универсальных средств механизации при производстве земляных работ на промышленных предприятиях, строительных площадках. Поэтому важную роль для машиностроительных предприятий-разработчиков играет совершенствование ОЭГ, направленное на повышение точности выполнения работ; улучшение их технических характеристик и качества.

Существующие строительные нормы и правила производства работ предъявляют высокие требования к точности. При строительстве закрытых трубопроводов оросительной сети допускаемый недобор грунта в основании траншей и котлованов назначают не более 0,05 м. (СНиП 3.05.04-85 Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации.). В соответствии с существующими нормами, допускаются недоборы грунта в основании земляных сооружений, разрабатываемых экскаваторами 0,05-0,1 м. В мелиоративном строительстве величина отклонений дна осушительных и оросительных каналов принимается равной ±0,03-0,05 м. (СНиП 3.07.03-85 Мелиоративные сооружения).

ОЭГ представляет собой динамическую систему, содержащую совокупность неоднородных подсистем, состояние которой изменяется во времени; она подвергается возмущениям различной природы: управляющие воздействия, реакции грунта и т.д. Учет основных факторов, влияющих на динамическую систему экскаватора, является важной задачей моделирования ОЭГ.

Важнейшей составной частью САПР являются системы автоматизации моделирования (САМ). Моделирование в таких системах является автоматизированным и осуществляется под непосредственным контролем пользователя в форме человеко-машинного диалога. САМ позволяют оперативно оценивать с помощью ЭВМ функционирование систем ОЭГ и составляющих их подсистемы и устройств.

Существуют различные универсальные пакеты визуального моделирования, позволяющие моделировать структурно-сложные динамические системы: SIMULINK и SimMechanics пакета MATLAB, EASY5 (Boeing), подсистема SystemBuild пакета MATRIX, VisSim (Visual Solution) и др. Несмотря на то, что эти пакеты являются универсальными и обладают мощными средствами для моделирования и визуализации сложных динамических систем, построить модель динамической системы ОЭГ в среде указанных пакетов сложно, так как это требует тщательного изучения среды, средств и инструментов моделирования.

Таким образом, проблема разработки методов автоматизированного моделирования ОЭГ на основе современных компьютерных технологий для решения задач автоматизации проектирования экскаваторов и создание специализированной программы автоматизированного моделирования является весьма актуальной.

Цель диссертационной работы заключается в разработке методики, алгоритмов и программ автоматизации моделирования одноковшовых экскаваторов с гидроприводом.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: сформулировать структуру ОЭГ как сложную динамическую систему, состоящую из неоднородных подсистем;

- разработать совокупность математических моделей подсистем сложной динамической системы ОЭГ;

- разработать методику построения математических моделей подсистем ОЭГ;

- разработать программное обеспечение для автоматизации моделирования ОЭГ;

- подтвердить адекватность предложенной математической модели ОЭГ и оценить работоспособность созданного программного комплекса.

Методы исследования. Методы исследования носят комплексный характер, содержат как теоретические, так и экспериментальные исследования. В работе использованы методы математического моделирования, векторной алгебры, математического анализа, прикладной математики, теории алгоритмов, и компьютерное моделирование.

Объект исследования: Процесс автоматизации моделирования ОЭГ как сложной динамической системы.

Предмет исследования: Одноковшовый экскаватор с гидроприводом.

Научная новизна работы:

- предложена методика автоматизации моделирования сложной динамической системы ОЭГ;

- разработаны математические модели подсистем ОЭГ;

- разработана методика комплексного исследования динамических свойств ОЭГ;

- разработаны алгоритмы автоматизации моделирования подсистем ОЭГ;

- на основе предложенных математических моделей создано программное обеспечение для автоматизации моделирования ОЭГ.

Практическая ценность работы:

- предложено прикладное программное обеспечение, обеспечивающее: моделирование работы ОЭГ; визуализацию работы ОЭГ в виртуальной сцене и диаграмме; контроль параметров подсистем и элементов ОЭГ с помощью программных осциллоскопов и средств вывода данных в файлы для последующего их анализа;

- предложена методика коллективной (сетевой) разработки САМ ОЭГ через подключение с помощью встроенных сетевых средств, к внешним базам данных содержащих типовые параметры элементов оборудования ОЭГ и пополнение этих баз данных разработанными параметрами.

- предложенная система управления точностью разработки грунта ОЭГ является составной частью программного комплекса разработки системы автоматизированного моделирования ОЭГ.

- предложенный комплекс дает возможность не только моделировать подсистемы ОЭГ, но и решать задачи анализа и синтеза при автоматизированном проектировании ОЭГ;

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались на 2-й Всероссийской научной конференции "Проектирование научных и инженерных приложений в среде MATLAB", 25-26 мая 2004 года; на заседаниях и научных семинарах Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии, кафедры «Автоматизация производственных процессов и электротехника» СибАДИ, Омском филиале Новосибирской государственной академии водного транспорта.

Публикации. По результатам работы опубликовано 6 печатных работ.

Внедрение результатов работы. Система автоматизации моделирования одноковшового экскаватора (САМ ОЭГ) внедрена в Федеральном государственном унитарном предприятии Конструкторское бюро транспортного машиностроения (ФГУП КБТМ) г.Омска, в учебный процесс Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии.

Структура и содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка использованных источников, включающего 137 наименований, и 2-х приложений. Работа изложена на 178 страницах, содержит 14 таблиц и 49 рисунков.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Определена структура одноковшового экскаватора с гидроприводом как сложная динамическая система, состоящая из неоднородных подсистем: механической подсистемы, подсистемы гидропривода и подсистемы контроля точности разработки грунта.

2. Разработаны математические модели подсистем сложной динамической системы одноковшового экскаватора: механической подсистемы, подсистемы гидропривода, подсистемы контроля точности разработки грунта.

3. Разработаны методики автоматизации моделирования подсистем одноковшового экскаватора: механической подсистемы - методом однородных координат с использованием уравнений Лагранжа второго рода; подсистемы гидропривода - методом гидравлических динамических многополюсников.

4. Предложена методика комплексного исследования динамических свойств ОЭГ.

5. Разработан программный комплекс автоматизации моделирования ОЭГ, позволяющий проводить моделирование подсистем с целью исследования рабочих процессов, статики, кинематики и динамики ОЭГ, анализа точности разработки грунта ОЭГ.

6. Экспериментальные исследования позволили подтвердить адекватность математических моделей, при этом расхождения по численным значениям основных параметров не превышают 11%; подтвердить работоспособность программного комплекса и эффективность его использования в условиях конструкторского бюро и в учебном процессе.

1. Алексеева Т.Е., Артемьев К.А., Бромберг А.А., Войцеховский Р.И., Ульянов Н.А. Машины для земляных работ/ Под ред. А.А.Бромберга. - М.: Машиностроение, 1972. - 504 с.

2. Алексеева Т.В. Научно-технические основы использования Объемного гидропривода для регулирования процесса копания землеройно-транспортных машин: Дисс. . д-ра техн. наук: 05.05.04. -Омск, 1966.-326, с.

3. Алексеева Т.В. Гидропривод и гидроавтоматика землеройно-транспортных машин. Исследования и основы расчета. М.: Машиностроение, 1966. - 147 с.

4. Алексеева Т.В. Основы машиностроительной гидравлики: Учеб. пособие / Алексеева Т.В., Щербаков B.C., Галдин Н.С., Шерман Э.Б. -Омск: ОмПИ, 1986. 87 с.

5. Алексеева Т.В., Щербаков B.C., Байкалов В.А., Палеев В.А. математическая модель автогрейдера. М., 1981. -43 с. Рукопись представлена СибАДИ . Деп. в ЦНИИТЭстроймаш, 1981, №297.

6. Алексеева Т.В., Щербаков B.C. Оценка и повышение точности землеройно-транспортных машин: Учебное пособие. Омск:, 1981. 99 с.

7. Алексаков Г.Н., Копылов Б.И., Волчек С.И., Гинзбург A.M. Исследования динамических свойств следящей системы управления гидравлическим экскаватором/ Изв. вузов. М.: Приборостроение, 1975, и 9.

8. Амельченко В.Ф. Управление рабочим процессом землеройно-транспортных машин. Омск: Зап.сиб.кн.изд-во, 1975.-231 с.

9. Баловнев В.И, Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин. М.: Высшая школа, 1981, - 335 с.

10. Баловнев В.И., Кудайбергенов Р.К. Статистические модели грунтовых условий как основа для определения технических параметров землеройных машин / Строительные и дорожные машины, 1977, № 2.

11. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М.: Машиностроение, 1972. 368 с.

12. Баловнев В.И, Методы физического моделирования рабочих процессов дорожно-строительных машин. М.: Машиностроение, 1974. -231 с.

13. Баловнев В.И, Системы автоматизированного проектирования в инженерной деятельности и эффективности и качестве работ дорожно-строительной машины. М.: МАДИ, 1978, с.4-8.

14. Багин Б.П., Оленич Р.И. Основы статистической динамики одноковшовых экскаваторов, М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1974. -48 с.

15. Бекаревич Ю.Б„ Золотов В.В„ Филиппов Л.Г. Управляющие машины в судовых устройствах. ЛЭТИ, 1977. - 88 с.

16. Бикел П., Доксам К. Математическая статистика. М.: Финансы и статистика, 1983, вып, I. - 278 с.

17. Блехман И.И., Мылкие А.Д., Пановко Я.Г. Механика и прикладная математика. Логика и особенности приложений математики. М.: Наука. Главная редакция физ.-мат. лит-ры,1983. 328 с.

18. Большаков Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1965. - 165 с.

19. Большаков В.Д., Новак В.Е., Сытник B.C., Клюшин Е.Б., Клюшин А.Б. Лазеры в строительстве. М.: Знание, 1981. -48 с. (Новое в жизни, науке, технике. Серия: Строительство и архитектура), № 6.

20. Брайковский Ю.А. Исследование и разработка системы управления одноковшовым гидравлическим экскаватором для планировочных и зачистных работ: Дисс. канд. техн. наук: 05.05.04 Москва, 1971. - 189 с.

21. Брайковский Ю.А. Механизация планировочных и зачистных работ в стесненных условиях / Строительные и дорожные машины. Серия: Элеваторы и стреловые краны. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1969, вып. 2.

22. Бондарович Б.А., Федоров Д.И. Надежность рабочего оборудования землеройных машин. М.: Машиностроение, 1981. -280 с.

23. Вайскранц В.М. Повышение долговечности рабочего оборудования экскаватора при разработке тяжелых грунтов / Строительные и дорожные машины, 1977, №5.

24. Васильев А.А. Министерству строительного, дорожного и коммунального машиностроения 40 лет / Строительные и дорожные машины, 1986, № 2, с. 2-3.

25. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник, М.: Машиностроение, 1983. - 301 с.

26. Вощинин А.И, Гидравлические и пневматические устройства на строительных и дорожных машинах, М.: Машиностроение, 1965.

27. Винчи С.А., Егоров Ю.П„ Козлов Ю.С„ Нарышкина B.JI, Лазерные системы управления землеройными машинами/ Обзорная информация, серия 5-6. -М.: ЦНИИТЭотроймаш, 1981,-48 с.

28. Ветров Ю.А, Резание грунтов землеройными машинами. М.: Машиностроение, 1971. -360 с,

29. Волков Д.А. Динамика и прочность одноковшовых экскаваторов, -М,: Машиностроение, 1965. 288 с,

30. Волков П.Н. Основы планирования эксперимента и обработки экспериментальных данных. Конспекты лекций. М.: МАДИ 1971, ч. 1.

31. Вукобратович М. Шагающие роботы и антропоморфные механизмы,-М.: Мир, 1976.- 543 с.

32. Гаврилов В.Н. Методы многокритериальной оптимизации. -М.: МАДИ, 1982. 72 с.

33. Гаврилов А.Н, и др. Приборостроение и средства автоматики, Справочник в 5-ти томах, Т. I,- М.: Машгиз, 325 с.

34. Гамыкин Н.С. Гидравлический привод систем у правления,-М.; Машиностроение, 1972, 376 с.

35. Гайцгори М.М, Комплекс программ для расчета уровня колебаний землеройно-транопортных машин // Автоматизация проектирования строительных и дорожных машин, М,: НИИстройдормаш, 1983, № 98, о, 14-20.

36. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т.М.Башта, С.С.Руднев, Б.В.Некрасов и др.-2-е изд., перераб. М.: Машиностроение, 1982.-423 с.

37. Глебов Н.А, Разработка и исследование систем автоматического контроля направления движения горнопроходческих машин по лучу лазера: Дисс. канд. техн. наук: 05.05.04. Новочеркасск, 1970. - 156 с.

38. Гольдин Ю.М. Автоматизированный расчет на прочность произвольных металлоконструкций методом конечных элементов на ЕС ЭВМ // Автоматизация проектирования строительных и дорожных машин. М.: БНИИстройдормаш, 1983, № 98, с.55-63.

39. Гринберг JI.C. Разработка и исследование гидропривода механизма подъема одноковшового экскаватора с объемным регулированием скорости: Дисс. . канд. техн. наук: 05.05.04. -Омск, 1975. 138 с.

40. Даниэль К. Применение статистики в промышленном эксперименте М.: Мир, 1979. - 182 с. Динамика гидропривода / Под ред. В.Н. Прокофьева. - М.: Машиностроение, 1972. - 460 с.

41. Динамика управления роботами /Под ред. Е.И.Юревича.-Москва.: Главная редакция физико-математической литературы, 1984. 336 с.

42. Донской В.М. Механизация земляных работ малых объемов -М.: Стройиздат. 1976. - 159 с.

43. Домбровский Н.Г. Панкратов С .А. Землеройные машины, -М.: Машгиз, 1961, П. 1.

44. Домбровский Н.Г. Экскаваторы. Москва. 1969. 135 с.

45. Ефремов А.Н., Мармалев А.И. Применение лазеров для управления мелиоративными машинами / Обзорная информация ЖГ8.-М.: ЦБНТИ Минводхоза СССР. 1982. 56 с.

46. Ефремов А.Н. Технология и организация строительства мелиоративных систем с применением лазерного указателя проектного уклона УКЛ-1 / Обзорная информация №17 . М.: ЦБНТИ Минводхоза СССР, 1983. - 48 с.

47. Ефремов А.Н., Мармалев А.И., Вийрок Х.Э. Лазерная система автоматического регулирования глубины копания траншеи к экскаватору -дреноукладчику ЭТЦ-202А / Дорожные и строительные машины, 1981,. №4, 5 с.

48. Завадский Ю.В, Методика статистической обработки экспериментальных данных. М.: МАДИ, 1973. - 98 с.

49. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. М.: Машиностроение, 1968. - 272 с.

50. Зеленин А.Н., Баловнев В.И,, Керов И.П. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1975. - 424 с.

51. Зырянова С.А. Система автоматизированного проектирования стрелового грузоподъемного крана: Дисс. . канд. техн. наук: 05.13.12. Омск, 2006. 138 с.

52. Княжев Ю.М. Исследование одноковшового экскаватора с целью повышения точности выполнения земляных работ: Дисс. . канд. техн. наук: 05.05.04. Омск, 1980. - 213 с.

53. Кноль А.Е,„ Руппель А.А., Фишер Ю.Г., Иванченко И.И. Результаты экспериментальных исследований гидропривода гидромеханического манипулятора // Гидропривод и системы управления машин для земляных работ. Омск: СибАДИ,1983.-с. 105-III.

54. Кинематика, динамика и точность механизмов: Справочник/ Под ред. Г.В. Крейника. М.: Машиностроение, 1984.-224 с.

55. Кононыхин Б.Д. Исследование и разработка лазерной системы стабилизации рабочего органа автогрейдера: Дисс. . канд. техн. наук: 05.05.04. Москва, 1972. - 156 с.

56. Кобринский А.А., Кобринский А. . Манипуляционные системы роботов: Основы устройства, элементы, теории. М.: Наука, Гл. ред.физмат. лит-ры, 1985. - 344 с.

57. Корнюшенко С.И. Условия функционирования автоматизированной системы стабилизации углового положения планировочного ковша гидравлического экскаватора // Научн. тр. / ВНИИстройдррмаш, 1985, вып. 104. Автоматизация строительных и дорожных машин.

58. Королев А.В. Исследование и выбор параметров механизмов телескопического рабочего оборудования гидравлических экскаваторов планировщиков: Дисс. канд. техн.наук: 05.05.04. Москва, 1973. - 150 с.

59. Коробочкин Б.Л. Динамика гидравлических систем станков.-М.: Машиностроение, 1976. 240 с.

60. Краснощеков П.С., Петров А.А. Принципы построения моделей.-М.: Иэд-во МГУ, 1983. 264 с.

61. Кузин Э.Н. Повышение эффективности землеройных машин непрерывного действия на основе увеличения точности позиционирования рабочего органа: Дисс. д-ра. техн. наук: 05.05.04. Москва, 1985. - 446 с.

62. Куликовский Л.Ф. и др. Автоматические измерительные приборы с устройствами для выполнения математических операций.-М.: Энергия, 1970. 152 с.

63. Кудрявцев Е.М. Научные основы синтеза и оптимизация параметров систем машин для земляных работ: Дисс. ,. д-ра. техн. наук: 05.05.04. Москва, 1979. - 391 с.

64. Лейко B.C. Внешние характеристики дроссельных систем регулирования скорости гидропередач // Тр. ВНИИстройдормаш, 1974. вып. 64, с. 34-41.

65. Лещенко В.А. Гидравлические следящие приводы станков с программным управлением. М.: Машиностроение, 1975. -288 с.

66. Ломакин В,П. Динамика комплексных систем одноковшовых экскаваторов: Дисс. д-ра. техн. наук: 05.05.04. Харьков, 1970. - 374с.

67. Марголис С.Я. Симонян Ю.Л, Экспериментальное исследование боковых кренов автомобилей-фургонов / Автомобильная промышленность. 1977, № 2.

68. Математические основы теории автоматического управления. Под ред. В.К. Лемоданова. М.: Высшая школа, 1977. - 366 с. 4.1.

69. Медведев B.C., Лесков А.Г., Ющенко А.С. Системы управления манипуляционными роботами. М.: Наука, 1978. - 416 с.

70. Методические указания к математическому обеспечению микро- и миниЭВМ для решения задач химической технологии. (Описание языка микроЭВМ "Электроника ДЗ-28"). М.: МХТИ. 1984.-48 с.

71. Мэтьюз Д.Г., Финк К.Д. (John Н. Mathews, Kurtis D. Fink.) «Численные методы. Использование MatLab». Третье издание.

72. Мини- и микроЭВМ в управлении промышленными объектами/ Л.Г.Филиппов, И.Р.Фрейдзон, А.Давидовичу, Э.Дятку; пер. с рум. Э.Дятку; Под общ. ред. И.Р.Фрейдзона, Л.Г.Филиппова.-Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-е, 1984. 336 с.

73. Научно-технический реферативный сборник ВНИИС, 1980,серия 2, № 15, с. 29-32.

74. Недорезов И.А. Интенсификация рабочих процессов землеройно-транспортных машин. М.: МАДИ, 1979. - 50 с.

75. Одноковшовые экскаваторы для планировочных работ / Ю.А. Брайковский, С.И.Корнюшенко / Обзорная информация. Серия I. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1983. - 43 с.

76. Основы теории автоматического управления. Учебник для машиностроительных специальностей вузов / В.И.Кругов, Ф.М.Данилов,

77. П.К.Кузьмин и др.; Под ред. В.И.Крутова.- 2-е изд. перераб. и дол. М.: Машиностроение, 1984.-368 с.

78. Парамонов А.Г. Геодезический контроль производства земляных планировочных работ с помощью автоматизированной лазерной системы: Дисс. канд. техн. наук: 05.05.04. Москва, 1973. 158 с.

79. Пелих JI.C. Разработка и исследование лазерной системы автоматической стабилизации положения проходческих щитов: Дисс. . канд. техн. наук: 05.05.04. Новочеркасск, 1973. - 179 с.

80. Перлов А.С., Раннев А.З. К расчету рабочего оборудования и привода гидравлического экскаватора // Исследование приводов строительных и дорожных машин / Труды ВНИИстроидормаша. М., 1969, вып. 45.

81. Пивцаев А.Н. Исследование экскаватора с активным рабочим органом с целью снижения динамических воздействий на человека-оператора: Дисс. канд. техн. наук: 05.05.04. Омск, 1982. - 223.

82. Поднос М.Б. Экономические проблемы создания строительных манипуляторов и робототехники // Сокращение затрат ручного труда на основе комплексной механизации и технического перевооружения. -М.: ЦДНТП, 1985, с. 93-99.

83. Пол Р. Моделирование, планирование траекторий и управления движением робота-манипулятора. М.: Наука, 1976.-104 с.

84. Попов Е.П., Верещагин А.Ф., Зенкевич C.JI. Манипуляционные роботы: Динамика я алгоритмы. М.: Наука, 1978. -400 с.

85. Потемкин В.Г. Вычисления в среде MATLAB. М.: Диалог-МИФИ. - 2004. - 328 с.

86. Расчет и проектирование строительных и дорожных машин на ЭВМ/ Под ред. Е.Ю.Малиновского. М.: Машиностроение, 1960. - 216 с.

87. Раннев А.В. Создание гидравлических экскаваторов крупнейшее достижение в развитии землеройной техники // Строительные и дорожные машины. 1981, № 5, - 5 с.

88. Ребров А.С. К вопросу повышения производительности одноковшовых строительных экскаваторов// Труды ВНИИстройдормаша. -М.: Машгиз, 1954, вып. 9.

89. Рейш А.К. Основы технологии выполнения земляных работ одноковшовыми экскаваторами. М.: Высшая школа, 1985.-159 с.

90. Руппель А.А. Повышение точности разработки грунта одноковшовым экскаватором: Дис . канд. техн. наук: 05.05.04. Омск, 1986.-325 с.

91. Руппель А.А. Экспериментальные исследования электрогидравлической системы управления исполнительным гидроцилиндром// Гидропривод и системы управления строительных, тяговых и дорожных машин. Омск: ОмПИ, 1985, с. 82-87.

92. Руппель А.А. Экспериментальные исследования автономнокопирной (по лучу лазера) системы управления одноковшовым экскаватором / / Гидропривод и системы управления экскаваторов, и кранов. Омск: ОмПИ, 1986, с. 37-41.

93. Руппель А.А. Алгоритм управления одноковшовым экскаватором и требования по выбору, основных параметров микропроцессорного устройства. Омск, 1986. - 22 с. Рукопись представлена СибАДИ. Деп. в ЦНИИТЭстроймаш, 1986.

94. Руппель А.А., Щербаков И.С. Определение области возможных перемещений конечного элемента судового трехзвенного манипулятора в среде Matlab.//Сборник научных трудов, выпуск 5. Омск: ООО «Созидание» ВОИ, 2006. - С.83-89.

95. Руппель А.А., Щербаков И.С. Переопределение геометрических параметров блока «Body» в системе моделирования

96. Matlab/Simulink.//C6opHHK научных трудов, выпуск 5. Омск: ООО «Созидание» ВОИ, 2006. - С. 107-109.

97. ЮО.Руппель А.А., Щербаков И.С. Моделирование одноковшового экскаватора в среде Matlab./Юмский научный вестник, выпуск . Омск: Изд-во ОмГТУ,2006. - С.

98. Ю1.Санаров В.Ф. Исследование статических и динамических характеристик следящей системы управления одноковшовым гидравлическим экскаватором: Дисс. . канд. техн. наук: 05.05.04. - Омск, 1973.- 150 с.

99. Сборник научных программ на Фортране. М.: Статистика, 1976.316 с. Вып. 1. ■

100. Сборник научных программ на Фортране. М.: Статистика, 1976. -224 с. Вып. 2.

101. Ю4.Свидницкий Т.В. Экскаваторостроение на подъеме // Информационный выпуск международной выставки "Стройдормаш-81". М.: Дирекция советского раздела международных выставок. 1981. - 115 с.

102. Смирнов Н.В., Дудин-БарковскиЙ Н.В. Курс теории вероятностей и математической статистики. М.: Наука, 1969.

103. Системы автоматизированного проектирования: Учебное пособие для втузов: В 9 кн./ И.П.Норенков. Кн. I. Принципы построения и структура. М.: Высшая школа, 1986. - 127 с.

104. Спиридонов Е.В. Перспективы оснащения строительства прогрессивной техникой // Механизация строительства. 1983, № 10, с. 23.

105. Ю8.Станевский В.П. О физической сущности влияния скорости на силу резания грунтов // Горные, строительные и дорожные машины,- Киев: Техника, 1966, вып. 4.

106. Строительные нормы правила. Часть III, раздел Б,(СНиП Б, 1-75). -М.: Стройиздат, 1975.

107. Строительные нормы и правила. Часть II. (СНиП II-42-80). М.: Стройиздат, 1980.

108. П.Тарасов В.Н. Динамика систем управления рабочими органами 112.Тян А. Д. Исследование следящей системы управленияодноковшовым экскаватором с перераспределением потока жидкости: Дисс. . канд. техн. наук: 05.05.04. Омск, 1996.- 112 с.

109. З.Федоров Д.И. Рабочие органы землеройных машин. М.: Машиностроение, 1977.

110. Н.Федоров Д.И., Бондарович Б.А. Прогнозирование статистических характеристик нагрузок землеройных машин // Строительные и дорожные машины, 1973, № 8.

111. Хартенштейн К. Исследование системы управления бульдозерным отвалом с лазерным задатчиком: Дисс. . канд. техн. наук: 05.05.04 -Москва, 1980.-300 с.

112. Хохлов В.А. Электрогидравлический следящий привод.-М.: Наука, 1974.

113. Цыпкин А.Г., Цыпкин Г.Г. Математические формулы; Справочник.- М.: Гл. ред. физ.-мат. лит-ры, 1985. 128 с.

114. Черных И.В. Simulink: среда создания инженерных приложений. -М.: Диалог-МИФИ. 2003. - 521 с

115. Чупраков Ю.И. Гидропривод и средства гидроавтоматики: Учебное пособие для вузов по специальности "Гидропривод и гидропневмоавтоматика". М.: Машиностроение, 1979.-232 с.

116. Шафранский В.И., Чистяков А.Т. Определение потребности в строительных машинах/ 3-е изд. перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1983. -144 с.

117. Шлыков В.Н. Исследование одноковшового экскаватора с гидроприводом с целью повышения точности выполнения земляных работ: Дисс. канд. техн. наук: 05.05.04. Омск, 1995. - 143 с.

118. Щербаков B.C. Исследование системы управления одноковшового гидравлического экскаватора с целью повышения точности разработки грунта: Дисс. канд. техн. наук: 05.05.04 Омск, 1974. - 155 с.

119. Щербаков B.C., Руппель А.А., Кноль А.Е., Корнюшенко С.И., Ефремов Г.А. Анализ методов измерения глубины копания одноковшового экскаватора. Омск, 1965. - 32 с. Рукопись представлена СибАДИ. Деп. в ЦНИИТЭстроймаш, 1985, №113сд-85.

120. Щербаков B.C., Кноль А.Е., Руппель А.А. Разработка и исследование системы управления гидромеханическими манипуляторами автоматических приводов и систем гидроавтоматики.-JL: ЛДНТП, 1984, с. 37-40.

121. Щербаков B.C., Руппель А.А., Глушец В.А. Основы моделирования систем автоматического регулирования и электротехнических систем в среде Matlab и Simulink. Омск, 2003.: Издательство СибАДИ, 2004, с. 160.

122. Щербаков B.C., Руппель А.А., Кноль А.Е., Фишер Ю.Г. Эрго-тическая система управления гидромеханическими манипулятором // Гидропривод и системы управления строительных, тяговых и дорожных машин. Омск: ОмПИ, 1984, с. 10-14.

123. Щербаков B.C. Математическая модель гидропривода одноковшового экскаватора // Гидропривод и системы управления землеройно-транспортных машин. Омск: СибАДИ, 1974, вып. 50. - с.

124. Щербаков B.C., Руппель А.А., Кноль А.Е. Опыт внедрения пропорциональной системы управления гидромеханическим манипулятором // Новое в проектировании и эксплуатации автоматических приводов и систем гидроавтоматики. Л.: ЛДНТП, 1985, с. 58-60.

125. Щербаков B.C. Сравнительный анализ устройств контроля глубины копания одноковшового экскаватора на стадии выбора.

126. Щербаков B.C. Математическое описание рыхлительного агрегата в однородных системах координат. М., 1980. - 48 с. Рукопись представлена МАДИ. Деп. в ВИНИТИ, 1980, № II.

127. Ш.Щербаков И.С. Применение MatLab в расчетах перемещений твердых тел соединенных шарнирами. // Вестник СибАДИ, вып. 1. Омск: Издательский дом «ЛЕО», 2004. - С. 159-164.

128. Щербаков И.С. Применение матриц при моделировании перемещения тел в пространстве в среде Matlab // Машины и процессы в строительстве: Сб. науч. тр. №5. Омск: Изд-во СибАДИ, 2004. - 7 с.

129. Юревич Е.И. Теория автоматического управления. Учебник для студентов высш. учебн. заведений. Изд. 2-е перераб. и доп. Л.: Энергия, 1975.-416 с.