挖掘机工作装置电液控制系统的抗干扰特性

针对PC02挖掘机工作装置拟人操作的二级计算机控制系统,提出在底层电液控制系统里应把抗干扰性作为系统性能的主要衡量指标,减小外部载荷的突然变化对铲斗运动速度的影响.建立了挖掘机工作装置电液控制系统的状态变量模型和Simulink仿真实验模型,通过设计模糊辅助控制器对常规模糊PID控制器的输出比例因子KF进行在线调整,扩大了比例环节的影响程度.仿真实验得到了在铲斗外部不确定载荷发生突然变化时,系统的抗干扰特性曲线.模糊辅助控制器减小了外部载荷对活塞杆伸出速度的影响.     

液压挖掘机工作装置模型及控制的试验研究

对某型液压挖掘机的工作装置进行3自由度的动力学分析，利用拉格朗日方法建立其动力学方程；并在该动力学方程的基础上给出挖掘机铲斗轨迹控制方法；介绍控制系统的软件、硬件、反馈检测装置、轨迹控制器以及为了对挖掘机进行计算机控制所进行的相关改造；给出PID控制的框图、铲斗轨迹跟踪控制表达式；对其铲斗轨迹跟踪控制进行三自由度的测试试验；由于试验挖掘机所采用的控制阀为电液比例阀，有较大的死区，为了保证控制精度，给出了死区补偿的试验方法以及PID参数设置方法和数值。研究结果表明：在所给定的PID参数下，铲斗跟踪的设定水平直线长度为2．500m，对铲斗水平跟踪速度为136mm／s，其精度可以控制在110mm之内，非直线度最大为4．2％。     

液压挖掘机工作装置的自适应控制

首先介绍了试验挖掘机机器人的电液比例系统及其控制系统的硬件结构,结合所采用的负载独立分配(LUDV)系统的特点给出了电液比例系统的数学模型,在此基础上,根据试验结果对电液比例模型进一步进行简化,得到了设计控制器所需的参考模型.然后以局部参数最优法为基础设计了自适应控制器,给出了自适应控制律.最后对铲斗轨迹跟踪控制进行了试验研究,通过试验结果对所设计的控制器与常规比例-积分-微分(PID)控制器跟踪设定直线的效果的比较分析,可知使用PID控制器所得到的跟踪误差大于110 mm,而使用所设计的控制器其跟踪误差可以控制在100 mm之内,精度有了一定的提高,并且铲斗运动速度从107 mm.s-1提高到135 mm.s-1,非直线度从4.8%降为3.8%,从而验证了所设计控制器的正确性和有效性.     

液压挖掘机工作空间极限分析

液压挖掘机的高效性,使其在工农业生产、军事等众多领域得到了广泛的应用.工作空间参数,是设计与选用挖掘机的重要依据.求逆解是挖掘机机器人化需要解决的问题,若铲斗位姿超出工作空间,则会引起无逆解.挖掘机的工作范围是多条曲线围成的平面区域,而临界姿态角的函数图像则是一张空间曲面.本研究使用SolidWorks添加约束与MAT...     

智能挖掘机直线挖掘作业的运动规划与控制研究

针对挖掘机在开挖沟槽与坡面平整作业时通常需要用到直线挖掘,并且具有高精度作业需求, 提出一种多关节协同的运动规划与控制策略. 建立挖掘机工作装置的运动学模型,根据铲斗齿尖直线运动轨迹进行逆运动学求解得到各关节的运动轨迹,并根据斗杆和铲斗的预测角度值,随动规划动臂目标角度. 利用递推最小二乘法对挖掘机各关节动力学模型参数在线辨识,实时预测延迟时间内关节角度的变化来补偿系统延迟特性所导致的跟踪控制误差.对现有挖掘机进行智能化改造,搭建AMESim的工作装置模型,基于实验数据修正液压系统模型参数及挖掘机模型,并在Simulink中建立控制模型与AMESim的挖掘机模型进行联合仿真测试,验证控制算法的可靠性. 仿真结果表明,与传统PID控制策略相比,基于关节协同控制的策略在直线挖掘铲斗轨迹控制中具有更好的性能.     

基于D-H法的多连杆正铲挖掘机运动学分析与包络图绘制

提出并研究了一种3自由度的多连杆正铲挖掘机机构,并运用D-H法对该挖掘机构进行运动学数学建模,得到铲斗位姿的正反解,模拟动臂提升和水平推压工况,分别得到提升状态下铲斗姿态角变化情况和水平推压过程中3组液压缸长度的关系。最后基于运动学正解和奇异判断条件在MATLAB平台上实现该多连杆正铲挖掘机构包络图的自动绘制,结果显示其挖掘范围满足工作要求。本研究为该机构的优化设计、动力学分析和控制系统的设计提供了基础。     

挖掘机激光高程定位方法

为实现挖掘机的三维空间定位,在安装工作装置各关节角度传感器的基础上,又安装平台回转角度检测装置和平台倾角传感器,并在斗杆上安装激光接收仪用于检测地面激光发射器发射的水平激光相对于接收仪零位的高度。建立挖掘机的运动学模型,推导车体相对于大地的坐标变换矩阵,即完成三维空间的车体定位,并得到常用而简单的车体高程定位公式。然后,推导该定位车体位姿下铲斗坐标系相对于大地的坐标变换矩阵,导出挖掘深度定位公式,实现了挖掘机挖掘轨迹的三维空间定位,为实现挖掘机的三维空间轨迹精确控制与挖掘深度控制打下了基础。     

基于动力学模型预测控制的Stewart型轮足腿控制方法

为了提高轮足机器人Stewart型轮足腿在不同位姿条件下的精度和动态特性,提出将模型预测控制（model predictive control,MPC）应用于轮足腿的位姿跟踪.首先对Stewart平台进行受力分析,利用牛顿-欧拉方程建立动力学模型的状态空间表达式,建立MPC预测模型和优化目标函数;然后通过Adams和Matlab联合仿真对MPC控制器进行参数整定,检验其对未建模摩擦力的鲁棒性;最后通过对比实验验证MPC控制器在负载位姿变化条件下可以获得优于PI控制器的姿态跟踪精度和动态特性.      

面向智能挖掘机的最优挖掘轨迹规划

以实现挖掘机的智能化、工作装置的自动轨迹控制为目的,提出了一种基于能耗最小的挖掘轨迹规划方法.通过研究挖掘机铲斗与物料相互作用过程中的阻力特性,并综合考虑物料的重力、铲斗与物料间的摩擦力、挖掘速度以及铲斗两侧物料对挖掘阻力的影响,构建了一种适用于大型矿用挖掘机的动态挖掘阻力预测模型.运用提出的挖掘阻力预测模型,从多种不同堆角的料堆出发,以挖掘单位质量物料的能耗最小为目标函数,在综合考虑结构和性能约束的基础上建立了优化模型,并应用于WK-55挖掘机的控制参数优化,得到了挖掘不同堆角的料堆时的最优挖掘参数.结果表明:对于任意堆角的料堆都有最优挖掘参数可以在保证挖掘效率的前提下使挖掘机以最小能耗进行挖掘作业,为智能挖掘机的研发提供了理论参考.     

面向液压挖掘机电控多路阀的控制系统参数整定

针对传统液压挖掘机多路阀结构与整机性能间的耦合、液压控制系统精度低带来的整机控制不匹配问题,为实现液压挖掘机多路阀简单化设计和整机控制系统自适应变化,提出面对液压挖掘机电控多路阀的控制系统参数整定方法.界定操纵电手柄输出为0-1数字信号,考虑整机多路阀结构特征,设计液压挖掘机电控多路阀的变参数一阶控制系统,提出综合系统冲击、能量利用率、跟随性三项指标作为参数整定的评价算法.通过设计电手柄-控制器-液压挖掘机整机性能表达的数字化平台三者衔接的半物理仿真平台进行试验,分析结果表明:控制系统有效,且控制器响应的一阶控制系统参数T、K可基于整机性能整定得出;时间常数T可由电控多路阀阀芯固有频率和阀芯开度决定,与阀芯阻尼比相关度较小.     

挖掘机单神经元比例-积分-微分节能控制系统

从节能角度考虑，通过对液压挖掘机功率匹配的分析。提出了将液压泵的功率曲线设定在发动机的功率曲线之上的功率匹配方法．随着负载压力的变化，主控制器对液压泵的排量进行控制，使液压泵能够完全吸收发动机的功率，保证了发动机始终在设定的转速下运行。实现了发动机功率充分利用和节能的目的．研究了单神经元比例-积分-微分(PID)控制器在节能控制系统上的应用，试验结果表明，文中提出的功率匹配方法可行，单神经元PID控制器能够根据不同的环境和作业工况进行参数自调整，具有自适应的能力．研究结果为进一步研究开发智能化挖掘机提供了依据．     

基于模糊PID位置控制器的研究

介绍了电液位置伺服控制系统的组成和工作原理.传统PID控制器在受到外界干扰时,容易导致过大的超调甚至引起震荡,从而使得系统的动静态性能变差.针对此问题,设计了结合PID控制和模糊控制优点的模糊PID控制器.在MATLAB/Si mulink环境下进行仿真,结果表明,与传统的PID控制器相比,该方法改善了系统的动静态性能,同时也提高了控制系统的鲁棒性和抗干扰性.     

抽油机电液伺服加载系统的模糊PID控制

抽油机电液伺服加载系统是一种位置扰动型的施力系统 ,存在着非线性、不确定因素及由于位置扰动引起的多余力 ,传统的控制方法不能达到理想的效果 .采用模糊控制和 PID控制相结合的方法 ,用模糊推理调整 PID控制器参数 ,可以消除非线性以及位置扰动的影响 ,提高系统的精度 .在 MATLAB中对系统进行了仿真 ,结果证明了模糊 PID控制器的优越性     

An Adaptive Model and Algorithm for an Electrohydraulic Position Servo System in Auto Gauge Control for Aluminum Hot Tandem Mill

The electrohydraulic servo position control system (HPC) is the core of an auto gap control for a modern fourhigh continuous hot strip mill. The actuators are loaded with considerable external disturbances, rolling forces, and the system stiffness and position accuracy will become hypersensitive to the leakage and the compressibility of the oil. Many efforts have being made to increase the position accuracies. The conventional resources are proportion integral differential (PID) controller. But the PID controller is faint for a considerable external disturbance. In this paper, by introducing the adaptive control strategy of model reference the reciprocities of the system structure with the loads were analyzed. With the Lyapunov energy function, an adaptive control algorithm applied to improve the system accuracy was formulated. The system simulations and the selection of parameters of the model were also discussed. The simulations show the static state errors at 0.02%. Finally, the industrial experimental result was given.     

基于ANFIS的挖掘机器人挖掘轨迹仿真

为提高液压挖掘机器人工作装置挖掘作业轨迹规划控制精度,将挖掘机器人工作装置简化为斗杆、铲斗两关节二维机械臂进行分析.在建立逆运动学模型时,要将铲斗末端位姿空间与工作装置关节空间和油缸空间联系起来进行轨迹规划,以便在各个空间实现对挖掘机器人的控制.为提高跟踪期望轨迹精度,采用两个自适应神经模糊推理系统(ANFIS)分别学...     

液压压下系统的智能控制

针对轧机液压压下电液伺服系统及智能控制的特点 ,设计了神经PID控制器 ,仿真结果表明了该控制器具有良好的控制效果 ,为轧机液压压下控制提供了一种新的方法     

反演单神经元PID复合控制在伺服系统中的应用

针对火箭炮位置控制中存在的转动惯量和负载力矩变化大、冲击力矩强等特点,提出了一种反演单神经元比例-积分-微分(PID)复合控制方法。单神经元PID控制可对传统PID控制器的比例、积分、微分系数进行在线调整,实现了系统的自适应控制。反演算法可使较大的系统误差快速收敛到设定值以内,提高了系统的自适应能力。仿真及实验结果表明,该文复合控制方法具有更好的稳定性和动态跟踪精度。     

云调节增益自适应单神经元PID的应用

提出了一种单神经元自适应PID控制器，并给出了控制结构模型。首先探讨了单神经元自适应PID控制学习算法，进而通过分析单神经元PID控制算法与系统动态响应及超调量的关系，利用云模型控制器修改神经元控制器的比例系数K，并根据系统误差在线实时修改控制系数，提高了系统响应性能。仿真结果表明，增益自适应单神经元PID控制器是一种具有自学习、自适应、鲁棒性强的控制器。