【摘要】：破拆機(jī)器人是一種遠(yuǎn)距離遙控并具備精確定點(diǎn)定位作業(yè)能力的大型多功能工程機(jī)械裝備,在各類災(zāi)害環(huán)境下展開破拆、挖掘、剪切、搬運(yùn)等作業(yè)。破拆機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能拆除的基礎(chǔ)是工作裝置的運(yùn)動(dòng)控制,而破拆機(jī)器人工作裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是非對(duì)稱液壓缸,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拆除的關(guān)鍵在于對(duì)其進(jìn)行電液比例控制。因此,本課題基于電液比例控制技術(shù)、機(jī)器人學(xué)、機(jī)械建模和智能控制理論等知識(shí),對(duì)破拆機(jī)器人工作裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究,目標(biāo)是在考慮一些非線性因素下研究破拆機(jī)器人液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和控制策略。本論文的主要內(nèi)容如下:⑴簡(jiǎn)單介紹破拆機(jī)器人,并對(duì)國(guó)內(nèi)外液壓非線性控制研究狀況進(jìn)行了概述。⑵建立了破拆機(jī)器人ADAMS機(jī)械模型并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析。⑶根據(jù)對(duì)閉環(huán)位置控制系統(tǒng)分析,分別對(duì)破拆機(jī)器人工作裝置的液壓系統(tǒng)各元件建立基本數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而建立液壓系統(tǒng)的傳遞函數(shù),研究系統(tǒng)的一些關(guān)鍵參數(shù)等效質(zhì)量、固有頻率等對(duì)整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響,以及估算系統(tǒng)的其他參數(shù)。⑷由于存在摩擦力、外界干擾力、死區(qū)等不確定因素,使液壓系統(tǒng)是個(gè)非線性系統(tǒng),動(dòng)態(tài)特性十分復(fù)雜,因而采用基于線性系統(tǒng)的傳統(tǒng)控制理論設(shè)計(jì)的控制器的魯棒性和抗干擾能力較差,難以得到好的控制效果,而人們所期望的控制系統(tǒng)要求穩(wěn)態(tài)誤差小、響應(yīng)快速、魯棒性強(qiáng),可靠性高,因此本文將建立基于SimuLnki的電液比例位置控制系統(tǒng)的離線仿真模型,針對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化與干擾力的影響,分別采用了PID控制算法與滑模變結(jié)構(gòu)控制算法對(duì)電液比例位置控制系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比仿真和動(dòng)態(tài)特性分析。⑸死區(qū)是液壓系統(tǒng)的一個(gè)重要非線性因素,所以建立死區(qū)非線性補(bǔ)償模型,以降低死區(qū)對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響。⑹ADAMS和SimuLnki聯(lián)合仿真技術(shù)能更加準(zhǔn)確的模擬實(shí)際系統(tǒng)的工作狀態(tài),因而本文對(duì)系統(tǒng)又進(jìn)行了ADAMS和Matlab/SimuLnki聯(lián)合仿真分析。在系統(tǒng)參數(shù)變化、施加外干擾力及死區(qū)非線性因素存在的情況下,對(duì)電液比例位置控制系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合仿真。與PID控制相比,滑模變結(jié)構(gòu)控制具有更好的動(dòng)態(tài)特性,對(duì)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)變化以、外干擾力以及非線性因素,具有很強(qiáng)的魯棒性和自適應(yīng)能力,取得了較高的比例位置控制精度。
[Abstract]:Breaking and dismantling robot is a kind of large multifunctional construction machinery equipment with the ability of remote control and precise fixed point positioning. It can carry out breaking, digging, cutting and handling operations in various disaster environments. The motion control of the working device is the basis of the intelligent demolition of the breaking and dismantling robot, and the driving mechanism of the work device of the breaking and dismantling robot is asymmetric hydraulic cylinder. The key to realize automatic demolition is to control the electro-hydraulic proportional control of the device. Therefore, based on the knowledge of electro-hydraulic proportional control technology, robotics, mechanical modeling and intelligent control theory, the control system of the driving mechanism of the broken robot is studied. The aim of this paper is to study the dynamic characteristics and control strategy of the hydraulic system of the broken robot considering some nonlinear factors. The main contents of this thesis are as follows: 1. The research status of hydraulic nonlinear control at home and abroad is summarized. (2) the ADAMS mechanical model of breaking down robot is established and the kinematics and dynamics simulation analysis is carried out. 3 according to the analysis of closed loop position control system, The basic mathematical model of each component of hydraulic system is established, and the transfer function of hydraulic system is established. The effects of some key parameters, such as equivalent mass and natural frequency, on the dynamic characteristics of the whole system are studied. And other parameters of the system. 4 because of the existence of friction, external interference, dead zone and other uncertain factors, the hydraulic system is a nonlinear system, and the dynamic characteristics are very complex. Therefore, the controller designed by the traditional control theory based on linear system has poor robustness and anti-jamming ability, and it is difficult to obtain good control effect. However, the expected control system requires small steady-state error, fast response and strong robustness. Because of the high reliability, the off-line simulation model of electro-hydraulic proportional position control system based on SimuLnki will be established in this paper. PID control algorithm and sliding mode variable structure control algorithm are used to simulate and analyze the dynamic characteristics of electro-hydraulic proportional position control system. 5 Dead-time is an important nonlinear factor in hydraulic system. Therefore, a dead-time nonlinear compensation model is established to reduce the influence of dead-time on the control quality of the system. The joint simulation technology of 6ADAMS and SimuLnki can more accurately simulate the working state of the actual system. Therefore, the system is analyzed by ADAMS and Matlab/SimuLnki. The electro-hydraulic proportional position control system is simulated in the presence of system parameters, external interference and dead zone nonlinear factors. Compared with the PID control, the sliding mode variable structure control has better dynamic characteristics, and it has strong robustness and adaptive ability to the change of structure and parameters of the controlled object, the external disturbance force and the nonlinear factor. High precision of proportional position control is obtained.
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

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本文編號(hào)：2261697