液壓挖掘機(jī)鏟斗軌跡控制器SOC原型研究.pdf

1、當(dāng)今液壓挖掘機(jī)機(jī)器人化已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，并在實(shí)際應(yīng)用中逐步體現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)。本文在此背景下，結(jié)合最新出現(xiàn)的片上系統(tǒng)(SOC)技術(shù)，對(duì)液壓挖掘機(jī)鏟斗軌跡控制器原型進(jìn)行了研究。 論文首先對(duì)液壓挖掘機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了分析，考慮到采用數(shù)字PID控制方法會(huì)導(dǎo)致參數(shù)調(diào)節(jié)難度大的缺點(diǎn)，選取基于遞推增量控制的軌跡控制算法。在實(shí)際控制中液壓挖掘機(jī)的減壓比例閥動(dòng)態(tài)特性可以忽略，因而得到減壓比例閥近似電流-流量模型，為半實(shí)物仿真中電流到工作裝置狀態(tài)轉(zhuǎn)化

2、提供了理論基礎(chǔ)。 軌跡控制器本質(zhì)上屬于運(yùn)動(dòng)控制器，其設(shè)計(jì)上采用SOC技術(shù)相比傳統(tǒng)的嵌入式開(kāi)發(fā)，具有更低的功耗，更高的性價(jià)比和更快的上市時(shí)間，能提高系統(tǒng)整機(jī)的性能，降低了成本和體積。常見(jiàn)的SOC設(shè)計(jì)方法有基于IP核和基于平臺(tái)兩種，本文對(duì)兩種方法進(jìn)行了對(duì)比，指出采用基于平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，在完全可編程環(huán)境下既具有基于平臺(tái)設(shè)計(jì)方法的降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度的優(yōu)點(diǎn)，又具有基于IP核設(shè)計(jì)方法的高靈活性。 通過(guò)上述分析，本文采用基于平臺(tái)的SOC設(shè)

3、計(jì)方法，對(duì)液壓挖掘機(jī)軌跡控制器進(jìn)行研究。在Altera，公司推出的可編程平臺(tái)Stratix開(kāi)發(fā)板(可配置Nios Ⅱ軟核CPU)上實(shí)現(xiàn)了軌跡控制器原型系統(tǒng)：Excavator Controller。根據(jù)實(shí)際控制需求，采用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的方法，在SOC開(kāi)發(fā)環(huán)境中研究和設(shè)計(jì)了相關(guān)IP核，并將各IP核最終都綜合到軟核CPU Nios Ⅱ中，從而Excavatoi Controller將控制器的絕大部分功能在單個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)，具有低功耗、小體積等