【摘 要】
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液压挖掘机器人是集机械、液压、电气、信息等的多领域一体化技术产品,相比传统的液压挖掘机,挖掘机器人是综合多领域的高新技术,不仅可以节约人力成本,提升工作效率,同时以更高质量地完成作业。液压挖掘机器人的电液伺服控制系统是挖掘机器人的关键部分。本文主要研究的是液压挖掘机器人轨迹跟踪的电液伺服控制策略,为此进行了液压挖掘机器人工作装置运动学分析和液压系统数学建模、基于滑模变结构的单液压缸跟踪误差控制器和
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液压挖掘机器人是集机械、液压、电气、信息等的多领域一体化技术产品,相比传统的液压挖掘机,挖掘机器人是综合多领域的高新技术,不仅可以节约人力成本,提升工作效率,同时以更高质量地完成作业。液压挖掘机器人的电液伺服控制系统是挖掘机器人的关键部分。本文主要研究的是液压挖掘机器人轨迹跟踪的电液伺服控制策略,为此进行了液压挖掘机器人工作装置运动学分析和液压系统数学建模、基于滑模变结构的单液压缸跟踪误差控制器和基于PID的多液压缸同步误差控制器设计、基于负载预测的抗流量饱和控制器设计。进行了基于AMESim和Simulink联合仿真实验,以及搭建了挖掘机器人试验台并完成了挖掘机器人水平直线运动和无规律运动轨迹跟踪控制实验研究。本文主要进行了如下研究:1.对挖掘机器人的工作装置进行了运动学分析,并对工作装置的关节空间变量和驱动空间变量的相互转换关系进行了求解。并对挖掘机器人液压系统的液压元件运动特性进行分析和数学建模。2.对挖掘机器人轨迹跟踪的电液伺服控制略进行了总体设计,包含基于滑模变结构的单缸跟踪误差控制器设计、基于PID控制方法的同步误差控制器设计,有效抑制了单关节的运动误差对了多关节最终复合运动的影响。以及对于流量饱和现象设计抗流量饱和控制策略,有效解决了挖掘机器人运动中的流量饱和问题。3.对挖掘机器人进行了基于AMESim和Simulink的联合仿真模型搭建,并对挖掘机器人有无同步控制器分别进行轨迹跟踪仿真实验以及当出现流量饱和现象时,有无抗流量饱和控制器分别进行了轨迹跟踪仿真实验,结果显示同步控制器和抗流量饱和控制器能够提高挖掘机器人轨迹跟踪的控制精度。4.对挖掘机器人的实验平台进行了设计,以小型挖掘机为基础载体搭建了挖掘机器人的实验平台,进行了挖掘机器人水平直线轨迹和随机轨迹进行了跟踪实验,验证设计的电液伺服控制策略的有效性和可行性。
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