液壓挖掘機自主挖掘技術研究.pdf

1、本課題主要是對挖掘機器人工作裝置的運動控制問題進行研究，提出一種軌跡規(guī)劃以及軌跡控制方法，實現(xiàn)工作裝置各關節(jié)對期望運動軌跡的有效跟蹤。本文以實現(xiàn)智能挖掘機的自主挖掘為目的，對其工作裝置運動學、動力學和液壓系統(tǒng)進行建模，通過尋優(yōu)算法進行軌跡規(guī)劃，利用先進的多變量PIDNN解耦控制算法進行軌跡跟蹤控制。具體工作主要涉及以下幾方面:
　　論述了國內(nèi)外挖掘機自動化技術的研究現(xiàn)狀，指出了挖掘機智能控制系統(tǒng)的組成以及要實現(xiàn)其自主挖掘所需要解決

2、的問題。
　　建立帶載工況下挖掘機工作裝置的運動學和動力學數(shù)學模型，并通過ADAMS軟件分析了工作裝置的動力學特性，得出了仿真結果。
　　建立挖掘機工作裝置液壓系統(tǒng)建模，著重分析一泵兩缸系統(tǒng)中存在的流量非線性特性和流量耦合特性，揭示了工作裝置各關節(jié)間協(xié)調(diào)運動特性較差的原因，為控制算法的提出提供了依據(jù)。
　　運用多種尋優(yōu)算法對設定的挖掘任務依次進行任務分解、路徑規(guī)劃和軌跡規(guī)劃，生成工作裝置各關節(jié)運動所對應的軌跡序列;并運

3、用MATLAB軟件編寫了軌跡規(guī)劃程序，驗證了軌跡規(guī)劃算法的有效性和可行性。
　　運用多變量PID神經(jīng)網(wǎng)絡解耦控制算法較好的解決了挖掘機液壓系統(tǒng)中存在的非線性和強耦合問題，實現(xiàn)了自主挖掘軌跡的跟蹤控制;并對不同工況下的軌跡跟蹤控制進行了聯(lián)合仿真，在挖掘工況下的仿真結果為:動臂、斗桿以及鏟斗關節(jié)對目標軌跡跟蹤誤差的最大值分別小于8°、11°和12°，齒尖跟蹤誤差小于10cm，仿真表明該控制算法能實現(xiàn)工作裝置對規(guī)劃軌跡的有效跟蹤。