液壓挖掘機(jī)的主從控制研究.pdf

1、一直以來(lái),工程機(jī)械如挖掘機(jī)、裝載機(jī)、起重機(jī)等都是通過(guò)單桿機(jī)液手柄對(duì)執(zhí)行器的速度控制來(lái)使設(shè)備動(dòng)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(guān)性,對(duì)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(duì)象,以現(xiàn)有的多自由度挖掘機(jī)機(jī)械臂操控實(shí)驗(yàn)臺(tái)為基礎(chǔ),構(gòu)建了挖掘機(jī)的主從式控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)的主從控制,且具有操作簡(jiǎn)單直觀(guān)、可力覺(jué)感知等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明該主從控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)工作裝置對(duì)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?jī)?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(guó)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?jī)?nèi)容。
　　 第二章,建立了挖掘機(jī)工作裝置(包括回轉(zhuǎn))的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型,在MATLAB/Simulink中進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真與分析。利用該模型實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)工作空間包絡(luò)圖的快速準(zhǔn)確自動(dòng)化繪制。
　　 第三章,利

3、用拉格朗日動(dòng)力學(xué)方法建立了挖掘機(jī)工作裝置的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型,分別在MATLAB/Simulink和Solidworks/Cosmosmotion中進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真與分析。同時(shí)針對(duì)液壓缸、連桿等其它桿件的影響,對(duì)模型做了進(jìn)一步的分析與簡(jiǎn)化,以提高模型的準(zhǔn)確性。
　　 第四章,詳述了主從控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)框架及各組成部分的實(shí)現(xiàn)方式。在力反饋手柄數(shù)據(jù)采集程序Visual C++與主實(shí)時(shí)控制程序Matlab/xPC Target之間建立了

4、基于UDP/IP的通訊接口。針對(duì)力反饋手柄與挖掘機(jī)之間的工作空間匹配問(wèn)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(shí)系統(tǒng),并利用虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)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(duì)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(duì)挖掘機(jī)主從控制系統(tǒng)的軌跡跟蹤性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該主從控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)工作裝置對(duì)力反饋手柄的軌跡