液压挖掘机器人伺服控制系统研究

摘要

本文针对目前挖掘机器人伺服控制精度不高的问题，以浙江大学机械设计研究所自行开发研制的WY3.5型多功能液压挖掘机器人为研究对象进行分析，提出了从单关节伺服控制和多关节协调控制两方面入手来提高铲斗伺服控制精度的方法，并进行了实验验证以及相关实验数据的分析和总结。具体研究工作包括以下四个方面： (1)控制系统建模与分析。将液压挖掘机器人伺服控制系统分为机械和液压两部分进行建模，并着重分析了控制系统中机械部分的参数时变特性以及液压部分流量非线性和耦合特性给控制系统带来的问题。 (2)单关节伺服控制技术研究。提出了将非线性PI控制算法作为挖掘机器人单关节控制的基础算法，并针对具体实验对象作了进一步的改进。最后在MatLab环境下对关节控制系统进行了建模，在此基础上对改进后的非线性PI控制算法进行了仿真分析。 (3)多关节协调控制技术研究。针对挖掘机器人位置伺服控制中，关节间速度不匹配引起的轨迹轮廓误差问题，创新性地提出了一种基于交叉耦合路径预补偿算法的挖掘机器人多关节协调控制方法，并利用MatLab对该控制算法进行了仿真分析。 (4)控制策略实验验证和实验数据分析。针对单关节控制和多关节控制设计了两套实验方案对上述提出的改进型非线性PI控制算法和交叉耦合路径预补偿控制算法进行了全面的实验研究。在对实验数据进行了详细的统计和评价后，最终验证了上述控制算法的有效性和可行性。

目录

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摘要

第一章绪论

第二章挖掘机伺服控制系统分析和建模

第三章挖掘机器人单关节伺服控制技术研究

第四章挖掘机器人多关节协调控制技术研究

第五章挖掘机器人控制系统实验与分析

第六章总结与展望

附录

参考文献

致谢