| Summary: | En skotare är ett fordon som transporterar stockar ut från skogen till en större väg. Komatsu Forest AB har utvecklat en ny hytt upphängning till en av sina skotarmodeller. Den är baserad på passiva komponenter, fjädrar och dämpare. Komatsu vill undersöka möjligheterna till aktiv fjädring av det nya hytt konceptet. Syftet med detta arbete är att utveckla en simuleringsmodell med aktiv fjädring för det befintliga passiva upphängningssystem av skotarens kabin. Syftet är att minska hytt vibrationer inducerade från vägen i området 1-5 Hz.Arbetet är uppdelat i ett mekaniskt och ett hydrauliskt delsystem där en kaskad kopplad reglerstruktur antas kunna användas. Det mekaniska delsystemet modelleras i programvaran Simulink som en SimMechanics model för att kunna simuleras. På grund av att hytt upphängningen har tre mekaniska frihetsgrader men det regleras med fyra ställdon uppstår ett problem som kallas för överaktuerat system. En kvadratisk programmering algoritm utvecklades för att på ett optimalt sätt fördela krafterna från de fyra ställdonen på de tre frihetsgraderna på hytten.För de hydrauliska delsystemet, är matematiska modeller av olika detaljnivå utvecklade. Simuleringsresultaten av den härledda modellen jämförs sedan med SimHydraulics modellen och systemets egenskaper härleds. En hydraulisk kraft regulator är utvecklad för att uppnå det önskade målet från regleringen av mekaniken.Från körningar i skogen finns det uppmätta vägdata, dessa matas in i den kompletta simulerings modellen med reglering och analyseras. Baserat på simuleringsresultat kan sedan sensorer och den hydrauliska utrustning såsom ventiler väljas för implementering på en prototypmaskin.I denna avhandling har Girishkasturi.LH ansvarat för hydraulsystemets design och analys och Qiwu Wang ansvarat för den mekaniska system analysen och regler designen. Analysen av det kompletta systemet är gemensamt utfört. === A forwarder is a forestry vehicle that carries logs from forest to a roadside landing. Komatsu Forest AB developed a new passive multi-DOF cabin suspension of a forwarder, and an attempt of active suspension control based on their mechanical solution is desired. The purpose of this thesis is to develop a simulation model of active suspension for an existing passive suspension system of the forwarder cabin, in order to reduce the vibration between 1-5 within the given cylinder stroke limitation.This thesis is modularized into mechanical and hydraulic subsystems and a cascaded control structure is adopted. For the mechanical subsystems, the system model is developed and analyzed based on mechanics theory, and then a SimMechanics model is derived for detailed simulation. Due to the property of over-actuated system, a quadratic programming algorithm is developed to optimally allocate control efforts. Then the control design of roll, pitch and heave is analyzed. According to the desired frequency response the controllers are designed with different control strategies. For the hydraulic subsystems, mathematic models of different detailed level are developed. The simulation results of the derived model are compared with the SimHydraulics model and the system properties are deduced. Also an internal mode force controller is developed to achieve the desired goal of force reference tracking.Then the measured vibration data obtained from Skogforsk is fed into the integrated system and analyzed. Based on the simulation result, the sensors and hydraulic equipment are selected for the real-time implementation.In this thesis, Girishkasturi.L.H is responsible for the hydraulic system design and analysis and Qiwu Wang is responsible for the mechanical system analysis and control design. The integrated system analysis is a joint work.
|
|---|
