论文部分内容阅读
滑移装载机是工程机械中的小型多功能装载车辆,主要用于狭小空间中各种物料的装载作业。在工程机械机器人化和需要扩大其使用范围的背景下,本文以实现滑移装载机的精确运动控制和较高的工作效率为目标,基于与湖南骏舁机械制造有限公司合作研制的“特种滑移装载机”项目平台研究滑移装载机的运动控制系统,主要工作如下:
1、根据本文的研究需要,建立了滑移装载机运动控制系统实验平台,明确了滑移装载机运动控制系统的功能规划,确定了滑移装载机液压驱动系统的改造方案,并阐述了控制系统的总体方案。
2、建立了滑移装载机的运动学和动力学逆解模型,运动学模型明确了铲斗尖的期望轨迹与执行元件的位移(转角)的关系,为轨迹规划提供理论基础;动力学逆解模型推导出了运动过程中执行元件所需的驱动力(力矩),为电液驱动系统设计和控制提出理论依据;同时在运动学模型的基础上完成了铲斗尖期望轨迹所对应的各执行元件的运动规划,为运动控制的研究奠定基础。
3、运用功率键合图法建立了滑移装载机的电液驱动系统模型,推导出了系统的状态方程,作为本文控制策略选择和系统设计的重要依据;为了完善本文所建的模型,在电液驱动模型中补偿了执行元件摩擦力,并创新性地将驱动轮打滑率估计和整机重心估计整合到滑移装载机的运动系统模型中。
4、针对在滑移装载机运动控制系统中运用一般的控制算法精度低的问题,本文采用自适应模糊滑模控制策略,设计了动臂比例阀控缸系统自适应模糊滑模控制器;运用MATLAB-SIMULINK工具箱,对滑移装载机运动控制系统进行仿真分析,仿真结果表明,自适应模糊滑模控制算法相对PID算法具备较高的轨迹跟踪精度和速度及更强的鲁棒性能,证明了本文所建立的运动系统模型和电液驱动系统模型的正确性及滑移装载机运动控制系统的有效性,同时也证明了本文所建的运动参数估计模型的正确性和实际应用价值。
5、基于ZHL3210滑移装载机实验平台对滑移装载机工作装置运动控制系统进行实验研究,实验结果证明了本文所建的液压缸长度与关节转角关系模型和工作装置运动系统模型的正确性,验证了本文所设计的工作装置电液驱动系统的可行性和运动控制系统的有效性。