装载机工作装置位置控制系统的仿真研究

发布时间：2020-07-29 23:18

【摘要】： 随着机电一体化技术的不断发展,工程机械的自动化程度不断提高。而装载机是工程机械主流机种之一,应用面极广。而目前国内装载机的铲掘作业是由操作者操纵动臂手柄或铲斗手柄来完成的。由于装载机的作业形式是它围绕着作业对象在移动,而作业对象复杂多变,因而,就使得装载机的铲掘作业的效率很大程度上取决于操作者的经验、技能和意愿。 为了提高装载机的作业效率,消除因操作者铲掘作业的技术水平而造成的能源浪费,本文建立了装载机工作装置的运动学和动力学模型,并在Solidworks软件中对装载机工作装置进行三维建模,用三维仿真模型实现了规划的铲斗运动轨迹,验证了运动学模型的正确性。采用数字电液比例阀实现装载机工作装置油缸的位置控制,对装载机工作装置的数字电液比例阀控活塞位置控制系统进行了建模,采用模糊自整定PID参数法设计了位置控制器,运用基于MATLAB中的模糊工具箱和Simulink对控制系统的数学模型进行了仿真研究,仿真结果表明,控制器结构简单,系统实时性和静、动态特性都得到了改善。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH243
【图文】：

2.1 装载机工作装置简介装载机的工作装置是装载机的重要组成部分。在一般情况下，装载机的工作装置由铲斗、动臂、摇臂、拉杆、转斗油缸及动臂油缸组成。如图2—1所示。铲斗是装载机的容器，用以铲装物料，它具有两个铰点，一个与动臂铰接，另一个通过连杆、摇臂与转斗油缸连接，操纵转斗油缸即可使铲斗翻转或卸料。动臂与车架铰接，操纵动臂油缸即可举升或降落动臂和铲斗[8]。装载机的铲装、翻斗、提升以及卸料都是通过动臂油缸和转斗油缸运动来实现的。1.铲斗 2.摇臂 3.动臂油缸 4.拉杆 5.动臂 6.转斗油缸图2—1 装载机工作装置

和转斗油缸的进给量来确定。动臂油缸主要控制动臂的举升位置，转斗油缸主要控制铲斗相对于动臂的角度。本文将工作装置看作一个2自由度的机器人操作臂，如图2—2所示。因此，可以采用机器人的分析方法。在机器人学中有正逆运动学求解法。假设有一个构型已知的机器人，如果它的所有连杆长度和关节角度都是已知的，那么计算机器人手的位姿就称为正运动学分析。换言之，如果已知所有机器人关节变量，用正运动学方程就能计算任意瞬间机器人的位姿。然而，如果想要使机器人的机械手实现规划的运动轨迹，就必须知道机器人每一个连杆的长度和关节的角度，才能将机械手定位在所期望的位姿，即逆运动学分析。下面章节中

—3关节—连杆组合的D—H表示

【引证文献】

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本文编号：2774632