3深海作業(yè)機(jī)器人模型
(1)深海作業(yè)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型
設(shè)機(jī)器車重心和幾何中心重合，接地段的土壤特性為各向同性，履帶接地段的負(fù)荷和土壤分布為均勻分布。
當(dāng)機(jī)器車直線運(yùn)行時(shí)，得單履帶車體模型：
(2) (3)
式中，M－深海機(jī)器人單側(cè)模型質(zhì)量，kg；J－履帶驅(qū)動(dòng)輪相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg·m2； ω－履帶的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，rad/s；FxL－履帶與海底地面間的附著力，N；FyL－履帶的壓實(shí)阻力，N；FtL－履帶的推土阻力，N；Fw－深海機(jī)器人海水阻力，N；TmL－左履帶馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力矩，N·m；R－驅(qū)動(dòng)有效半徑，m。
(2)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)模型
在機(jī)器車行駛系統(tǒng)中采用變量泵－定量馬達(dá)的容積調(diào)速回路。其中，電控變量泵由電液比例方向閥控制液壓缸改變柱塞泵斜盤傾角的方式改變柱塞泵的排量，從而實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的流量控制。電液比例方向閥數(shù)學(xué)模型，采用電－U轉(zhuǎn)變?yōu)殚y芯的位移量xv。機(jī)械轉(zhuǎn)換元件直接驅(qū)動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)，從而將輸入電壓信號(hào)
比例電磁鐵控制線圈的端電壓增量方程：
ΔU(s)=LsΔI(s)+(Rc+Rp)ΔI(s)+Kesxv(s) (4)
銜鐵組件的動(dòng)態(tài)力平衡方程：
KIΔI(s)=mTs2xv(s)+BTsxv(s)+(ks+ky)xv(s)+T(s) (5)
閥芯動(dòng)態(tài)力平衡方程：
T(s)=[mvs2+Bvs+(Kv+Kfv)]xv(s) (6)
式中，L－線圈電感，H；Rc，Rp－線圈和放大器內(nèi)阻，Ω；Ke－線圈感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)，v；KI－比例電磁鐵電流力增益，N/A；mT－銜鐵組件質(zhì)量，kg；BT－阻尼系數(shù)，N·s/m；Ks－銜鐵組件的彈簧剛度，N/m；mv－閥芯質(zhì)量，kg；Bv－閥芯的粘性阻尼系數(shù)，N·s/m；Kv－閥芯對(duì)中彈簧剛度，N/m；Kfv－作用于閥芯上的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力剛度系數(shù)，N/m；ΔI－線圈電流，A；Ky－比例電磁鐵的位移力增益和調(diào)零彈簧的剛度之和，N/m；T－銜鐵外負(fù)載，N。
比例方向閥的模型框圖如圖3所示。
圖3 比例閥傳遞函數(shù)框圖
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