Simulation of an excavator hydraulic system using nonlinear mathematical models/Simulacija hidravlicnega sistema bagra z nelinearnimi matematicnimi modeli

This paper describes a mathematical modelling methodology developed for the rapid simulation of an excavator hydraulic system. The modelling approach presented enables a reduction of the control system development time for a complete excavator, while providing accurate system dynamics. A tool for defining an appropriate control strategy is a key point for satisfying the need for systems with better energy-efficiency. Moreover, the model will be a significant support in investigating energy recovery solutions and evaluating the suitability of hybrid solutions (mechanical/hydraulic/electric). The hydraulic model, composed of the pump's grey box model and the valve block white box model, has been validated on the basis of a set of experimental data collected on a test bench. The results of this study are presented in this paper. Keywords: hydraulic excavator, hydraulic system nonlinear modelling, variable displacement pump, load sensing, flow-sharing valve Najnovejse raziskovalne dejavnosti na podrocju mobilne hidravlike so usmerjene predvsem v optimizacijo sistemov, opredeljevanje novih konfiguracij sistemov in hibridizacijo sistemov. Vsi omenjeni pristopi so namenjeni varcevanju mobilne hidravlike z energijo za zmanjsanje porabe goriva in emisij onesnazevalcev. Za optimalno izkoriscanje novih sistemskih konfiguracij je treba razviti tudi optimalne strategije krmiljenja. Zato se povecuje zanimanje za razvoj novih sistemskih resitev in njihovih strategij krmiljenja. Matematicna orodja za opredelitev ustreznih krmilnih strategij so kljucnega pomena za zadovoljitev zahtev po zanesljivejsih in ucinkovitejsih sistemih. Pristop k matematicnemu modeliranju in metodologija, ki sta opisana v tem clanku, obravnavata problem primernega dinamicnega modela sistema in kratkega racunskega casa. Predstavljena metodologija je bila uporabljena za hidravlicni bager. Po opisanem pristopu so bile opredeljene in modelirane glavne komponente podsistema tega gradbenega stroja. Glavna crpalka s spremenljivo gibno prostornino in zaznavanjem obremenitve je bila modelirana samo ob upostevanju dinamike nagibanja opletne plosce, ki ima najpocasnejso dinamiko in najbolj vpliva na hidravlicni sistem. Pri modeliranju aksialne batne crpalke s spremenljivo gibno prostornino je obicajno treba upostevati vec fizikalnih pojavov za opredelitev sil na opletno plosco, od sprememb tlaka v vsakem batu do interakcij med bati in opletno plosco. Pristop k modeliranju, ki bi v celoti popisal omenjeni poj