液压挖掘机工作装置运动轨迹的智能化模糊控制

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关键词：液压HYPERLINK"/cat_1070003.html"挖掘机运动轨迹模糊控制

液压HYPERLINK"/cat_1070003.html"挖掘机是一种在土建施工中广泛应用的土方机械。其工作过程常伴有强烈的振动、噪声、粉尘等，驾驶员常处于高度紧张状态下操作，劳动强度大，极易疲劳。近年来，随着施工机械化迅速发展，越来越迫切需要实现HYPERLINK"/cat_1070003.html"挖掘机作业操作的自动化、智能化。

液压HYPERLINK"/cat_1070003.html"挖掘机的机械液压系统具有较大的惯性质量，包含许多非线性因素，动态特性变化大且不稳定，在施工中每一具体操作的内容和要求都不确定，很难形成一定规律，对驾驶员的操作技能要求较高。因此，实现HYPERLINK"/cat_1070003.html"挖掘机作业的自动化，并不是仅靠简单动作的自动化和顺序控制就能实现的。采用一般的控制算法是很难满足控制要求的，需要将各种控制技术综合应用。为了使HYPERLINK"/cat_1070003.html"挖掘机能达到熟练驾驶员的判断能力和作业效果，本文将模糊控制理论应用于HYPERLINK"/cat_1070003.html"挖掘机轨迹控制中，将反映熟练驾驶员的操纵规律作为控制算法输入计算机，通过模糊推理控制，达到熟练驾驶员的作业水平。

1液压HYPERLINK"/cat_1070003.html"挖掘机的工作装置

以我校机电一体化实验室的液压HYPERLINK"/cat_1070003.html"挖掘机模型为例。其工作装置的结构见图1，液压及电液控制原理图见图2。

1．工作台2．动臂液压缸3．动臂4．斗

杆液压缸5．斗杆6．铲斗液压缸7．铲斗

图1

1．控制器2．电液控制器3．斗杆角位

移传感器4．铲斗液压缸5．斗杆液压缸

6．动臂液压缸7．动臂角位移传感器

图2铲斗齿尖的运动轨迹由动臂、斗杆、铲斗三个杆件的复合运动合成。齿尖轨迹的每一位置都可由动臂相对转台、斗杆相对动臂、铲斗相对斗杆的转角来唯一表示［1］，齿尖的运动轨迹控制可通过对这三个角度的控制来实现。

本实验装置中，动臂相对转台的铰点，斗杆相对动臂的铰点上分别安装了角位移传感器，用以检测其各个时刻的位置转角。由于经费问题，本装置在控制过程中仅对动臂、斗杆进行控制，将铲斗锁死。通过编程计算或人工示教的方式，可获得对应于齿尖的任意运动轨迹的动臂和斗杆的角度序列，且对应于齿尖的一定运动轨迹，动臂和斗杆的各位置角度间存在一定的函数关系。例如，当完成直线水平挖掘时，动臂的相对位角Φ1和斗杆的相对位角Φ2间的函数关系Φ2＝f（Φ1）可用图3曲线表示。投2偶煤基晶于驴角榆度旅的丧模鞭糊女控纷制格系躬统虹

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