1、挖掘机工作装置的模糊控制及实验研究摘 要：液压挖掘机因其高性价比、高适应性等特点，已结成为应用最为广泛的一类土石方施工设备。然而目前在我国普遍使用的液压挖掘机绝大多数靠操作工手动操作，这种作业方式耗费大量的人力、物力，并且难以保证高精度的作业质量。 下载 关键词：挖掘机；工作装置；模糊控制；实验研究 矿用液压挖掘机的工作装置由动臂、斗杆、连杆和铲斗组成，属于典型的复杂机电液系统，受液压伺服系统的本质非线性、系统的参数不确定性、系统的机械谐振及未建模动态等因素影响，液压挖掘机工作装置运动的精确控制较为困难，所以众多学者采用模糊控制等智能控制策略来解决该问题。 一、挖掘机工作装置轨迹描述 轨迹控制
2、要求是保证工作装置空间回转轨迹越过环境障碍，到达卸土位置和返回新的挖掘位置。轨迹控制方法符合操作者的控制经验，避免执行元件过多的调整，控制量选为工作装置最低点的高度和转台回转角度。 二、挖掘机工作装置的模糊控制 （一）模糊变量确定。挖掘机工作装置轨迹模糊变量包括以下两种：第一，液压油缸工作速度 V。液压油缸工作速度 V 由线位移传感器测的位移l（t）求得，即：；第二，液压阀开度。液压阀开度为操纵控制量，根据控制电压的值确定，即：，式中 u（t）为控制电压的值，U 为控制电压范围。 （二）控制策略。挖掘机工作装置最低点的高度由斗杆控制单元、动臂控制单元共同实现或单独实现。从结构特性和运动特性分析
3、，动臂油缸伸缩与工作装置回转高度增减相对应，油缸伸出，动臂抬升，工作装置回转高度增加；反之，降低。而斗杆油缸的伸缩有斗杆与动臂所处的相对位置有关，如图 1 所示，其控制策略的确定要考虑这一问题。 斗杆油缸的伸缩与回转高度的关系如下：时，斗杆油缸伸出增加，斗杆油缸收缩减小；时，斗杆油缸伸出减小，斗杆油缸收缩增加。当动臂控制单元可实现预定的轨迹高度时，动臂单元完成；当斗杆控制单元可实现预定的轨迹高度时，斗杆单元完成；当单一控制单元不能实现预定的轨迹高度时，动臂单元和斗杆单元共同完成。 （三）参量间模糊关系分析。第一，根据预定轨迹采样结果，确定分速度。根据预定轨迹采样结果，确定分速度，即确定两个分速
4、度间的模糊比例关系。模糊变量为垂直方向速度、转台回转角速度；第二，根据分速度，确定动臂角速度。最低点的速度，其中为到动臂铰点距离 LD0 与水平方向夹角，从而可确定动臂角速度。到动臂铰点距离 LD0 和角可通过检测系统获得，垂直方向速度为推理确定的值；第三，根据动臂角速度，确定油缸线速度。模糊变量为：动臂角速度、油缸?速度；第四，根据油缸线速度，确定阀的开度（控制电压）。模糊变量为：油缸线速度、阀的开度 U。 三、挖掘机工作装置的实验研究 为验证所提出的模糊控制方法和由此方法构成的控制系统的控制效果，进行了实测和仿真实验。图 2 和图 3 为空间轨迹正弦跟踪实验结果，图 4和图 5 为空间轨迹梯形轨迹跟踪实验结果，轨迹跟踪效果良好。控制电压的时间历程表明，在轨迹跟踪过程中，动臂和斗杆油缸实现了相互协调。回转速度根据动臂的运动要求自动调整，证明提出的速度间模糊协调控制方法是可行有效的。 四、结语 综上所述，仿真和实验结果表明，空间轨迹控制中，动臂油缸与回转马达的协调控制模糊方法可行有效，可以提高液压挖掘机工作装置控制的自动化出程度。 参考文献： 韦赞洲.CLG920C 挖掘机工作装置轨迹控制系统研究D.浙江大学，2013.
