【摘 要】
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三节臂挖掘机作为小众挖掘机,在实际生产应用中的占比很小,但其适应多种恶劣的施工环境的特点,仍值得对其深入研究。本文设计出一款三节臂挖掘机,以三节臂挖掘机为研究对象,对其电液伺服控制系统展开研究,实现三节臂挖掘机运动轨迹的跟踪控制。本文首先对三节臂挖掘机进行设计,以15T挖掘机为原型,完成三节臂挖掘机工作装置部分的结构设计,并利用虚拟样机技术建立三节臂挖掘机的三维模型;同时为了实现三节臂挖掘机的自动
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三节臂挖掘机作为小众挖掘机,在实际生产应用中的占比很小,但其适应多种恶劣的施工环境的特点,仍值得对其深入研究。本文设计出一款三节臂挖掘机,以三节臂挖掘机为研究对象,对其电液伺服控制系统展开研究,实现三节臂挖掘机运动轨迹的跟踪控制。本文首先对三节臂挖掘机进行设计,以15T挖掘机为原型,完成三节臂挖掘机工作装置部分的结构设计,并利用虚拟样机技术建立三节臂挖掘机的三维模型;同时为了实现三节臂挖掘机的自动控制,将三节臂挖掘机工作装置液压系统设计成电液伺服系统。其次,基于三节臂挖掘机虚拟样机原型,对其进行运动学和动力学建模、分析及仿真,可分别得到铲斗齿尖的具体位置姿态与关节角度的关系、液压缸长度及关节角度的相互转换关系、以及各关节铰接点的受力关系,同时与15T挖掘机进行仿真结果对比,更进一步显示出三节臂挖掘机在挖掘工作范围上的优越性。最后,为实现对三节臂挖掘机的运动轨迹控制,并确保运动轨迹跟踪的精确性和稳定性,分别采用传统PID控制算法、常规滑模控制算法、反馈线性化滑模控制算法和非奇异终端滑模控制算法,并分析及对比四种控制方法对三节臂挖掘的运动轨迹跟踪控制的效果。仿真结果表明,本文中PID控制和常规滑模控制的跟踪轨迹误差偏大;反馈线性化滑模控制和非奇异终端滑模控制,明显地提高了控制系统的运动轨迹跟踪效果。
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