液壓挖掘機(jī)的軋跡規(guī)劃與控制.pdf

1、液壓挖掘機(jī)在礦山、建筑業(yè)等領(lǐng)域中有著重要的地位。為了提高挖掘機(jī)的工作效率、改善其工作特性、縮短循環(huán)周期、降低能源消耗、改善工作環(huán)境及減輕操作強(qiáng)度,挖掘機(jī)器人無疑是未來的發(fā)展方向。對挖掘機(jī)工作裝置的運(yùn)動控制是實(shí)現(xiàn)自動挖掘的基礎(chǔ),因此,本課題主要對挖掘機(jī)器人工作裝置的運(yùn)動控制系統(tǒng)進(jìn)行研究,目標(biāo)是在給定鏟斗期望運(yùn)動軌跡的情況下,對挖掘機(jī)的工作裝置的運(yùn)動進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)對期望軌跡跟蹤。
　　 本文利用機(jī)器人技術(shù)、液壓控制技術(shù)、自動控制理論

2、對挖掘機(jī)工作裝置的運(yùn)動控制系統(tǒng)進(jìn)行研究,主要完成如下四個方面工作:
　　 (1)液壓挖掘機(jī)的改造:為實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的工作過程控制,在原液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加比例減壓閥作為先導(dǎo)閥,控制主閥以實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)各執(zhí)行液壓缸的位置控制,并建立了液壓控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　 (2)建立了挖掘機(jī)工作過程的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)模型:建立了挖掘機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)方程,實(shí)現(xiàn)了的目標(biāo)軌跡與工作裝置的目標(biāo)轉(zhuǎn)角、液壓缸的長度聯(lián)系變換；利用拉格朗日方程,建立工作裝

3、置的動力學(xué)模型,并進(jìn)行了各工作臂連桿和液壓缸的受力分析。
　　 (3)軌跡規(guī)劃方法研究:在分析比較機(jī)器人軌跡規(guī)劃方法的基礎(chǔ)上,提出實(shí)現(xiàn)時間基準(zhǔn)進(jìn)行軌跡規(guī)劃的原則,設(shè)定鏟斗末端軌跡,控制各個關(guān)節(jié)的運(yùn)行軌跡的跟蹤控制方案。并利用matlab軟件對挖掘機(jī)直線運(yùn)動軌跡規(guī)劃進(jìn)行仿真,得到了指定鏟斗末端軌跡下的各液壓缸位置,速度和受力。
　　 (4)基于軌跡規(guī)劃的PID控制:利用PID控制技術(shù)設(shè)計出挖掘軌跡控制系統(tǒng),應(yīng)用Matlab