液壓挖掘機的主從控制研究.pdf

1、一直以來,工程機械如挖掘機、裝載機、起重機等都是通過單桿機液手柄對執(zhí)行器的速度控制來使設備動作,進而完成各種作業(yè)。這種傳統(tǒng)的操作方式缺乏直觀性,對駕駛員的操作水平要求較高。本文以多自由度力反饋手柄PHANTOM Omni和工程機械液壓挖掘機為研究對象,以現(xiàn)有的多自由度挖掘機機械臂操控實驗臺為基礎,構建了挖掘機的主從式控制實驗平臺,實現(xiàn)了挖掘機的主從控制,且具有操作簡單直觀、可力覺感知等優(yōu)點。實驗表明該主從控制系統(tǒng)能實現(xiàn)挖掘機工作裝置對力

2、反饋手柄的軌跡跟蹤,證明了這種控制方案的合理性與可操作性。論文的主要研究內容如下:
　　 第一章,介紹了主從控制技術與力反饋技術及其在工程機械領域的國內外研究現(xiàn)狀,指出了本課題的研究目的和意義,概述了課題的主要研究內容。
　　 第二章,建立了挖掘機工作裝置(包括回轉)的運動學數(shù)學模型,在MATLAB/Simulink中進行了運動仿真與分析。利用該模型實現(xiàn)挖掘機工作空間包絡圖的快速準確自動化繪制。
　　 第三章,利

3、用拉格朗日動力學方法建立了挖掘機工作裝置的動力學數(shù)學模型,分別在MATLAB/Simulink和Solidworks/Cosmosmotion中進行了動力學仿真與分析。同時針對液壓缸、連桿等其它桿件的影響,對模型做了進一步的分析與簡化,以提高模型的準確性。
　　 第四章,詳述了主從控制實驗平臺的結構框架及各組成部分的實現(xiàn)方式。在力反饋手柄數(shù)據采集程序Visual C++與主實時控制程序Matlab/xPC Target之間建立了

4、基于UDP/IP的通訊接口。針對力反饋手柄與挖掘機之間的工作空間匹配問題提出了基于關節(jié)的空間匹配方式和基于位置增量的空間匹配方式。建立了挖掘機的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),并利用虛擬現(xiàn)實對通訊和空間匹配方法進行了模擬與可視化仿真。
　　 第五章,針對基于關節(jié)的位置控制模式和基于位置增量的位置控制模式,采用改進的增量式PID控制算法對挖掘機主從控制系統(tǒng)的軌跡跟蹤性能進行了實驗研究,實驗結果證明該主從控制系統(tǒng)能實現(xiàn)挖掘機工作裝置對力反饋手柄的軌跡