液壓挖掘機(jī)的主從控制研究.pdf

1、一直以來,工程機(jī)械如挖掘機(jī)、裝載機(jī)、起重機(jī)等都是通過單桿機(jī)液手柄對執(zhí)行器的速度控制來使設(shè)備動作,進(jìn)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(jī)械液壓挖掘機(jī)為研究對象,以現(xiàn)有的多自由度挖掘機(jī)機(jī)械臂操控實驗臺為基礎(chǔ),構(gòu)建了挖掘機(jī)的主從式控制實驗平臺,實現(xiàn)了挖掘機(jī)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(jī)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(nèi)容如下:
　　 第一章,介紹了主從控制技術(shù)與力反饋技術(shù)及其在工程機(jī)械領(lǐng)域的國內(nèi)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(nèi)容。
　　 第二章,建立了挖掘機(jī)工作裝置(包括回轉(zhuǎn))的運動學(xué)數(shù)學(xué)模型,在MATLAB/Simulink中進(jìn)行了運動仿真與分析。利用該模型實現(xiàn)挖掘機(jī)工作空間包絡(luò)圖的快速準(zhǔn)確自動化繪制。
　　 第三章,利

3、用拉格朗日動力學(xué)方法建立了挖掘機(jī)工作裝置的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型,分別在MATLAB/Simulink和Solidworks/Cosmosmotion中進(jìn)行了動力學(xué)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(jìn)一步的分析與簡化,以提高模型的準(zhǔn)確性。
　　 第四章,詳述了主從控制實驗平臺的結(jié)構(gòu)框架及各組成部分的實現(xiàn)方式。在力反饋手柄數(shù)據(jù)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(jī)之間的工作空間匹配問題提出了基于關(guān)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(jī)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(jìn)行了模擬與可視化仿真。
　　 第五章,針對基于關(guān)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(jìn)的增量式PID控制算法對挖掘機(jī)主從控制系統(tǒng)的軌跡跟蹤性能進(jìn)行了實驗研究,實驗結(jié)果證明該主從控制系統(tǒng)能實現(xiàn)挖掘機(jī)工作裝置對力反饋手柄的軌跡