基于高增益观测器的挖掘机工作装置滑模控制

作     者：徐国胜 於祖庆 陆念力 吕广明 XU Guosheng;YU Zuqing;LU Nianli;LYU Guangming

作者机构：哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 

基　　金：国家自然科学基金青年基金项目(11802072) 

出 版 物：《哈尔滨工程大学学报》 (Journal of Harbin Engineering University)

年 卷 期：2021年第42卷第6期

页      码：885-892页

摘      要：为了提升挖掘机自动化水平,减少传感器使用数量,节约控制成本,本文设计了基于高增益观测器的滑模控制器,控制挖掘机铲斗轨迹。建立了挖掘机关节空间与驱动空间位移、速度与力之间的关系,对挖掘工况中常见的以定切削角直线整平作业进行了轨迹规划,并得到相应驱动空间中液压缸杆位移规划曲线。以伺服阀输入电压为控制输入,建立了挖掘机驱动空间,即伺服液压系统数学模型。其次在匹配不确定性与非匹配不确定性存在条件下,采用基于高增益观测器的滑模控制使液压缸杆位移跟踪规划值,并基于奇异摄动理论证明了闭环控制系统的稳定性。相较于以挖掘机关节转矩为控制输入,本文采用伺服阀电压作为控制输入更为直接且易于实践。采用高增益观测器对状态观测,可减少传感器的使用数量,节约整机控制成本。控制器的设计对一类问题具有广泛意义且从理论上证明了复合控制系统稳定性。

主 题 词：挖掘机 滑模变结构 高增益状态观测器 液压缸 奇异摄动 轨迹规划 非匹配不确定 匹配不确定 

学科分类：0817[工学-轻工类] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0827[工学-食品科学与工程类] 0802[工学-机械学] 0703[理学-化学类] 0825[工学-环境科学与工程类] 0811[工学-水利类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11990/jheu.201911056

馆 藏 号：203103542...