YZ16全液压振动压路机传动系统设计（全套毕业设计含CAD图纸）
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毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 别 专 业 班 级 姓 名 学 号 外文出处 附 件 一个 由机器人操作挖掘机 液压的阻抗控制 洲 栏位机械手 工程 中心 、悉尼、 2006 洲 摘要 在机器人挖掘 技术中 ，混合 位置力 控制已经 遵循 为 水斗挖弹道 。在混合 位置力 控制中，控制模态为在 功能 之间转变所需力控制取决于这水斗 是否 在自由空间中或 在接触 土壤 在程序 中 。二者 选一 ，阻抗控制能被应用 在 一个控制模态是松扣和拘束运动中。这呈现 出 一个强健的滑落控制器 那 一全套阻抗 用具 为一个拉铲 挖掘机 控制。控制定律有三个元件： 一个相等的控制，一个交换控制和一个调谐控制。 在 空间中给予一个挖掘任务，倒转的运动学的和动态套式被用 于 变换任务进入一 个 需要在联合的空间 中 挖轨道。 该控制器适用于提供与 斗振动减弱土壤接触点良好的跟踪性能。从控制信号和接合 挖掘机 的角度，活塞 功能 和撞槌档木板的桥控制的每个圆柱体的力，臂，而且水斗能被决定 下来 。 问题 是 当时该如何找适用于达成的每个伺服阀的控制 电压力和位置 档木板， 臂和水斗的桥动作 是使 每 个电液 系统的追踪 正常 。与一 个 以观察者 为 主的补偿为扰动力包括水力的摩擦，活塞的追踪力和放置 击力 ， 使用强健的滑落控制 会被保证。 在 模拟 和实验 中， 在一个 液压 促使的机器人的 挖掘机 上执行。 当在挖掘中以土壤连络时，被提议的控制技术能提供强有力 的绩效考量。 2000 学 版权所有。 1. 介绍 拉铲 挖掘机 的平常任务将释放 并 移除来自它的最初位置的事物和 把它传递到另一个位置 来 降低水斗， 经过土壤拖曳水斗挖掘 ，然后升高，转动和倾销水斗。在移动方面 ， 自动挖掘 有的 时 候需要借助一个 强有力 的控制器的发展 ， 来完成 这些操作联合。 1 为 控制目标 ，运动学的和动态套式 ， 承担液压主动器的挖掘机 ，无限强力的力来源被呈现 。 2一个惯例的位置控制 ，具有比例而且引出控制器被使用 。 4,5 因为挖掘程序的模拟 与限制土壤相互作用 ， 挖掘机得到了很大 的变化 。 对土壤相互作用 的 力的工具。当挖掘， 水斗 运动是 最 有效的强制约束 ， 由 于 环境是非线性结构 方程。液压力量控制方法 因此被认为比位置控制 更适合整形挖掘机 。 顺应运动控制一般可分为两大类：混合 位置力 控制和交互控制。在混合 位置力 控制，笛卡 尔空间最终 效应统筹分解为一个位置子空间和 力子空间。独立的位置和力轨迹跟踪的目标是指定在每个子空间 过度用力瞬变 的可能。是发生在接触瞬间的工具和环境，而不是跟踪所需 位置和力 的 轨迹，互动控制的目的，是调节 两者 之间的关系 ， 最终位置和相互作用 的效应力。据了解，阻抗控制提供了一个统一的办法，达成 了统一的方式不受拘束而且强迫进行 。 6。如果混合的 位置动力 控制被采用，控制模态应该被转变在位置控制和力之间 ，根据控制是否液压在自由空间中或在在一个挖掘任务期间的土壤中 。 阻抗控制被认为是更适合 挖掘任务 ，确切来说它能被应用到连续地无约束 和拘束运动 1。 阻抗控制器最近被报道为挖掘机挖掘 臂 7。本文提出鲁棒滑模控制技术来实现阻抗控制 。 铲斗尖控制跟踪在所需的挖掘轨迹在场的环境和系统参数的不确定性。 在液压挖掘机的阻抗控制中，活塞功能 和撞槌力 的每个水力的圆柱体为档木板的桥控制，约束，水斗能被决定。问题是 如何找到控制电压施加到伺服阀跟踪这些所需的命令。以考虑摩擦和非线性， 既活塞 位移，速度，包括负载扰动力和摩擦。随着观测为基础的补偿对于力的干扰 。 强大的跟踪这 些 活塞撞槌力和位置被保证使用 强大的滑动模式控制器 系统。在该方法的有效性通过仿真验证和归档进行的 测试在小松的 05 小型挖掘机。其余本文的结构如下。第2条致力于挖掘机动态推导模型。问题的提出和发展挖掘机的阻抗动态控制载于第 3 节。 该电液控制系统是针对第 4 节。硬体机器人挖掘机的组织描述在第 5节连同计算机模拟和实验结果。最后，结论在第 6节提供。 2 挖掘机动力学 对于一个普通的挖掘机运动方程可以 从 拉格朗日方程能量函数 得到，或先后用 牛顿欧拉方程 计算 每个机器的链接。在后一种方法 中，各个环节的动力学方程来描述该指数通过链接传递 。 联合 驾驶 的热潮，手臂扭矩 和铲斗由液压油缸驱动器 产生 的力量。这些链接是平移和旋转运动 所描述的动态模型的挖掘机系统。挖掘机动力学模型， 在文献 中提出 。 2 文献改进。 4 首先， 一个笛卡尔统筹框架 定在挖掘机的机体 中。其他笛卡尔统筹分配系统应用 序如文献 所示 。 2该框架 期分别地被附上到档木板、臂、水斗和水斗尖塞端 ，如图看到 1。 注意挖掘机装置的运输在挖掘 期间通常 发生在垂直 平面。因此假设 没有档木板摆动动作在挖掘期间发生， 档木板摆动角度 1 因此 在挖掘期间 保持固定（ 1=0）。 该模型方程可写成挖掘机的每个环节作为一个刚性自由体。 通过结合牛顿和欧拉方程，动力模型为挖掘机 在 一个众所周知的形式操纵运动方程 ， 可简洁地表示成： （ 1） 其中 是测量轴角向量： 2是 档木板连接 量 ， 3是臂接合 量 ， 4是 水斗接合 量 ； 组件， 土壤在水斗的反动力， F 为在联合轴上力量的液压 执行器产生的扭矩作用。切向分量 平行的挖掘方向，代表由挖掘机抵抗地面 的 挖斗齿。这被认为是阻力的总和 和土壤的抗 切割，摩擦水斗和地面，以及 运动对土壤和土壤中移动 的角度 。根据文献，切向分量，可以计算 8，正如： Ft= (2) 具体挖掘力 ， h 和 b 分别是 土壤剪片的 厚度和宽度 m， 正常组件 （ 3） 其中 =（ 0,45）是一个因素，它取决于挖掘的角度， 挖掘 条件，磨损和撕裂的最前沿 ,决定着矩阵的惯性 D( )，科氏力和向心力 的 影响 ,C( , ) ， 重力 G（），还有力臂的功能， A（）在文献中 被 全面描述 。 2 文献中，所有的矩阵条目都已给出参考 量 。 4 。 3 1 矩阵粘性摩擦 B( ) 被视为一源的不确定性。 在挖掘平面中，函数行列式 J( )被定义为 x=J( ) （ 4）能从文献 3中获得，其中 x=x4, 代表笛卡尔坐标和桶头方向 (关于 0， 假定 雅可比矩阵 J（） 非奇异 方程， 1。联合空间可以被改写在笛卡尔空间为： 和 代表之间的最终互动效应斗尖广义力。和土壤环境 . 他们组成的挖掘力作用于同力合作条目斗坐标（ x4, 前向和反向 测定运动的关系 x=L( ), =x)，详见文献 3 。就像方程（ 5）有广义 形式 的机器人动力学 ， 其中 x 是一地两接触点的坐标向量，并在下一节我们会考虑在一般 x u 我们假设其中矩阵 和 已知， 是 采用 测力传感器轴销，和 不 确 定 ， 表 示 摩 擦 和 不 确 定 在方程（ 5）可以被重写为： 其中 是控制输入。 注 1： 因为 D( ) 是一个 3 3点阵式满足斜的对称特性 9。对于公称的动力学 的挖掘机 ， 也是歪斜 x 对称的点阵式，也就是3 挖掘机动力学阻抗控制 挖掘任务的要素之一是由挖掘机的斗土 渗透 遵循预先计划的挖掘轨迹。在挖掘时，三个主要切向抵抗力量出现：在电阻与土壤切削时，摩擦力作用于水斗表面与土壤接触的部分，并且抵抗土棱镜在水斗中提前行动。 规模的挖掘抵抗力量取决于许多因素，如挖掘的角度， 土壤 棱柱体积 ， 切割对象 对切割的抗拒。 这些因素通常是变量且 不可用。此外，由于土壤的可塑性， 开挖严重不均匀材料 土壤潜在 特性空间 的 变异 ，这是不可能精确的界定力量需要 在 一定的条件下挖掘。 阻抗控制的目标是建立所需的动力效应之间的关系 桶的一角，位置和接触力。这种动态的关系称为目标阻抗。设 xt(t)是为所需 最终效应 的 轨迹 。通常，目标阻抗是选择一个线性二阶系统模仿质量弹簧， 根据 阻尼器动力学 : 其中 s 是衍生工具的不断正定，每组的 N t,t 分别是矩阵的惯性，阻尼和刚度。位置的 误差 和动力的 误差 被定义为 其中，是动力的设定点。 控制问题是渐近驱动 的 系统状态，以实现目标阻抗（ 12）即使存在不确定性。如果位置错误 力错误 之亦然。 按照指定的 动态关 系 数值 的 定义值的矩阵 t,和 方程（ 12）中。在一些接触的任务 中 ，动力设定点， 被指定为常量，不随时间变化。在自由空间中运动，与外界没有联系。 。所以 近于零，因为 是固定的。矩阵 t,选择将决定所需形状的瞬态响应 系统。当最终效应接触的环境，互动的特点是目标 阻抗时， （ 12），这会导致一个 位置误差和错误的力量。如果末端执行器的位置跟踪期望轨迹，（ x 么接触力遵循力的设定点（ 考虑机械手的动力学模型形式 符合 不确定性。这众所周知，鲁棒 性， 最能区别功能易变结构控制的滑动模式。在本节中，鲁棒滑模控制器将被开发 机械手动态，就像方程（ 5）， 输入 2维系统 , 一滑动面的状态空间将是多方面的维 2n。让 我 们 定 义 为 s=s1(x),s2(x), sn(x)T ， 滑 动 的 功 能 ， 如 下其中， 采用滑动模式的存在 s=0，须知 可以看出，一旦系统 在滑动式结合的方程状态下，（ 14），条件（ 16） 保证了目标阻抗 （ 12）就达到了。 因此，在滑模 x） =0（ i=12， n） 动力误差趋近于零。 4 电液控制系统 控制要求的力产生在每个气缸的挖掘机 遵循所需时间的功能，当执行挖掘阻抗 任务 时 。 非线性效应 发生在工具 与 土 的相互作用，并在液压系统本身进行 复杂的控制策略要求。据了解，重力和活塞和汽缸之间的摩擦应补偿实现高性能重型液压机，挖掘机等。此外，原油粘度，通过油流液压伺服阀和可变荷载，将导致液压控制系统遭受高度非线性时变动态，负载敏感，参数不确定性 。 因此，这些因素都要考虑到伺服液压 的 建模和控制。在液压执行机构 中 成立 刀片，摆动臂， 臂 ，斗附件的轴向液压挖掘机气瓶。液压油的流向气缸受直接驱动 伺服阀与电闭环 的 控制，控制阀芯位置。该系统可大致描述一个六阶微分方程。为简单起见，下 面 的 线 性 表 达 式 可 使 用 小 损 失 高 达 200 赫 的 频 率 准 确 度 ：挖掘机 在努力朝着自主挖掘 进行 ，运土和建筑行业，我们提出了一个鲁棒滑模控制器阻抗控制的 挖掘机 来 处理不确定性在其动力学模型 中，摩擦和斗 相互作用。 该控制器设计的一个目标阻抗的选择组成，并有决心对相应的控制，开关控制，调谐控制。控制输出和联合角，然后转换为命令，即所需的 轴控制的挖掘机电液伺服系统。滑模模糊控制纳入 ， 调整方法已成功地实施 在在羊角 力控制和缸内 ， 挖掘机液压执行机构的位
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