液壓挖掘機(jī)自主挖掘技術(shù)研究.pdf

1、本課題主要是對(duì)挖掘機(jī)器人工作裝置的運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題進(jìn)行研究，提出一種軌跡規(guī)劃以及軌跡控制方法，實(shí)現(xiàn)工作裝置各關(guān)節(jié)對(duì)期望運(yùn)動(dòng)軌跡的有效跟蹤。本文以實(shí)現(xiàn)智能挖掘機(jī)的自主挖掘?yàn)槟康模瑢?duì)其工作裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和液壓系統(tǒng)進(jìn)行建模，通過(guò)尋優(yōu)算法進(jìn)行軌跡規(guī)劃，利用先進(jìn)的多變量PIDNN解耦控制算法進(jìn)行軌跡跟蹤控制。具體工作主要涉及以下幾方面:
　　論述了國(guó)內(nèi)外挖掘機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的研究現(xiàn)狀，指出了挖掘機(jī)智能控制系統(tǒng)的組成以及要實(shí)現(xiàn)其自主挖掘所需要解決

2、的問(wèn)題。
　　建立帶載工況下挖掘機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)ADAMS軟件分析了工作裝置的動(dòng)力學(xué)特性，得出了仿真結(jié)果。
　　建立挖掘機(jī)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(guān)節(jié)間協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)特性較差的原因，為控制算法的提出提供了依據(jù)。
　　運(yùn)用多種尋優(yōu)算法對(duì)設(shè)定的挖掘任務(wù)依次進(jìn)行任務(wù)分解、路徑規(guī)劃和軌跡規(guī)劃，生成工作裝置各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)所對(duì)應(yīng)的軌跡序列;并運(yùn)

3、用MATLAB軟件編寫了軌跡規(guī)劃程序，驗(yàn)證了軌跡規(guī)劃算法的有效性和可行性。
　　運(yùn)用多變量PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦控制算法較好的解決了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中存在的非線性和強(qiáng)耦合問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了自主挖掘軌跡的跟蹤控制;并對(duì)不同工況下的軌跡跟蹤控制進(jìn)行了聯(lián)合仿真，在挖掘工況下的仿真結(jié)果為:動(dòng)臂、斗桿以及鏟斗關(guān)節(jié)對(duì)目標(biāo)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(shí)現(xiàn)工作裝置對(duì)規(guī)劃軌跡的有效跟蹤。