上海勁掘進口二手挖掘機交易市場 真實守信 追求品質 服務客戶
熱門關鍵詞: 二手挖掘機 二手挖掘機價格 二手鈎機
您現在的位置:網站首頁 > 挖機資訊 > 正文

液壓挖掘機工作裝置運動軌迹的智能化模糊控制

作者:二手挖掘機 來源:juhua355556.cn 發布時間:2015-12-08

摘要:液壓挖掘機是一種在土建施工中廣泛應用的土方機械。其工作過程常伴有強烈的振動、噪聲、粉塵等,駕駛員常處于高度緊張狀态下操縱,勞動強度大,極易疲憊。近年來,随着施工機械化迅速發展,越來越迫切需要實現挖掘機作業操縱的自動化、智能化。

液壓挖掘機是一種在土建施工中廣泛應用的土方機械。其工作過程常伴有強烈的振動、噪聲、粉塵等,駕駛員常處于高度緊張狀态下操縱,勞動強度大,極易疲憊。近年來,随着施工機械化迅速發展,越來越迫切需要實現挖掘機作業操縱的自動化、智能化。

液壓挖掘機的機械液壓系統具有較大的慣性質量,包含很多非線性因素,動态特性變化大且不穩定,在施工中每一具體操縱的内容和要求都不确定,很難形成一定規律,對駕駛員的操縱技能要求較高。因此,實現挖掘機作業的自動化,并不是僅靠簡單動作的自動化和順序控制就能實現的。采用一般的控制算法是很難滿足控制要求的,需要将各種控制技術綜合應用。為了使挖掘性能達到熟練駕駛員的判定能力和作業效果,本文将模糊控制理論應用于挖掘機軌迹控制中,将反映熟練駕駛員的操縱規律作為控制算法輸進計算機,通過模糊推理控制,達到熟練駕駛員的作業水平。

1 液壓挖掘機的工作裝置

以我校機電一體化實驗室的液壓挖掘機模型為例。其工作裝置的結構見圖1,液壓及電液控制原理圖見圖2。

二手挖掘機,二手挖掘機價格,上海二手挖掘機市場

二手挖掘機,二手挖掘機價格,上海二手挖掘機市場

鏟鬥齒尖的運動軌迹由動臂、鬥杆、鏟鬥三個杆件的複合運動合成。齒尖軌迹的每一位置都可由動臂相對轉台、鬥杆相對動臂、鏟鬥相對鬥杆的轉角來唯一表示[1],齒尖的運動軌迹控制可通過對這三個角度的控制來實現。

本實驗裝置中,動臂相對轉台的鉸點,鬥杆相對動臂的鉸點上分别安裝了角位移傳感器,用以檢測其各個時刻的位置轉角。由于經費題目,本裝置在控制過程中僅對動臂、鬥杆進行控制,将鏟鬥鎖死。通過編程計算或人工示教的方式,可獲得對應于齒尖的任意運動軌迹的動臂和鬥杆的角度序列,且對應于齒尖的一定運動軌迹,動臂和鬥杆的各位置角度間存在一定的函數關系。例如,當完成直線水平挖掘時,動臂的相對位角Φ1和鬥杆的相對位角Φ2間的函數關系Φ2=f(Φ1)可用圖3曲線表示。

2 基于角度的模糊控制系統

模糊控制方法,以專家把握的定性知識為基礎,用模糊數學的方法,建立系統輸進與輸出的模糊集以及它們之間的模糊關系,天生非解析的控制規律映射模型,從而擺脫對精确模型的依靠。

對于挖掘機這類工程建設機械,由于其機械液壓結構複雜,存在很多非線性因素,控制系統的正确數學模型很難建立。況且對于一個熟練的挖掘機駕駛員來說,他并不需要分析系統的模型結構,而隻是憑借自己的經驗,通過一些不精确的觀察,執行一些不精确的操縱,就能很好地駕駛一台挖掘機,完成規定的軌迹操縱。因此,可采用模糊控制理論,将熟練駕駛員的操縱規律作為算法輸進計算機,通過模糊推理控制,實現熟練駕駛員的作業水平。

挖掘機的模糊控制系統由四個部分組成,模糊控制系統框圖見圖4。

(1)模糊控制器:選用MCS-51系列單片機作為CPU,将依據熟練駕駛員的操縱經驗形成的控制規律以一定的模糊控制規則的形式存儲在單片機中。

(2)輸進/輸出接口裝置:模糊控制器通過輸進接口從被控對象獲得其位置信号,并将模糊控制器決策輸出經數模轉換為模拟信号,送給執行機構—電液比例閥。在I/O接口裝置中,除A/D、D/A轉換外,還應包括必要的電平轉換線路。

(3)被控對象及執行機構:主要是動臂及動臂液壓缸,鬥杆及鬥杆液壓缸,及安裝在其上的電液比例閥。

(4)傳感器:選用電阻式角位移傳感器,分辨率為0.5°。

3 基于角度控制的模糊控制器

模糊控制器的原理見圖5。

模糊控制器的輸進信号為角度偏差E(N)及角度偏差的變化率EC(N),輸出信号為U(N),經轉換後作為被控對象的輸進信号U(t),被控對象的輸出為y(t),經采樣其離散信号為Y(N),被控制量設定值連續信号為r(t),其離散信号為R(N)。

前文已提到,對應一定的齒尖運動軌迹,每一時刻都可由動臂、鬥杆的相對位置唯一确定。以此作為被控制量的目标轉角R(N),由角位移傳感器測得這一時刻的實際值Y(N),由此可得這一時刻的角度偏差E(N)=R(N)-Y(N),角度位置偏差變化率EC(N)=E(N)-E(N-1),按照模糊控制規則,進行模糊推理,決策出控制變量的一個模糊子集,再按照最大隸屬度原則進行非模糊化,得出這一時刻的控制輸出量U(N)。

模糊控制規則的建立,主要依據人們的長期實踐經驗,這也正是模糊控制體現人工智能之處,通過對挖掘機的整個作業過程的觀察和手動控制的大量實踐,根據把握的一些經驗數據,采用Mamdian方法,推理合成控制規則。這個控制規則可表現為:當誤差為負大時,若誤差的變化為負,則這時誤差有增大的趨勢,應盡快消除已有的負大誤差,所以控制量應取正大。當誤差為負而誤差變化為正,這時工裝已具有減少誤差的趨勢,應盡快消除誤差而又不超調,控制量應取正中或正小;而當誤差變化為正大時,則取控制量為0。當誤差為負中,控制量選取同誤差為負大時。當誤差為負小,工裝接近目标位置,這時若誤差變化為負,應選擇控制量為正中;若誤差變化為正,應選控制量為正小即可。總之,當誤差為大或較大,選擇控制量應以盡快消除誤差為主,當誤差為較小,選擇控制量應以防止超調,不影響系統的穩定性為主。當誤差為正時的控制規律,與誤差為負時的控制規律基本一緻,隻是符号不同,具體控制規律見表1。

按照表中的控制規律,可得出模糊關系陣R=(EI×ECj×UI,j),其隸屬度函數可表示為:

μR(e,ec,u)=(μEi(e)∧μEcj(ec)∧μUij(u))

式中:μEi(e)、μEcj(ec)、μUij(u)分别為E、EC、U的隸屬度函數。

按照最大隸屬度原則對關系矩陣R進行清楚化,可得控制規則表[1]。根據經驗的不斷總結、更新,控制規則表也應不斷修改。可将這一規則表以表格的形式存儲在單片機中,則在每次實施角度控制時,根據已得的偏差及偏差變化率,将其離散化,通過查表,将得到的結果在輸出量上進行清楚化,最後得到的結果即為作用在被控制對象上的控制量。

采用模糊控制算法進行挖掘機軌迹控制,具有較強的适應性、靈活性,對于不同的土質、操縱對象,在進行相同軌迹挖掘控制時,不需要重新調節系數,挖掘效果更接近熟練工人的操縱水平。

由于模糊控制是一種新興的智能控制理論,近年才應用于工程建設機械中,本文僅對其應用于挖掘機的軌迹控制進行了讨論,相信今後模糊控制理論在工程建設機械領域将會得到更加廣泛的應用。

關鍵詞索引

二手挖掘機價格 | 二手鈎機價格 | 進口二手挖掘機價格 | 大型二手挖掘機價格 | 中型二手挖掘機價格 | 小型二手挖掘機價格 | 二手小松挖掘機價格 | 二手日立挖掘機價格 | 二手卡特挖掘機價格 | 二手神鋼挖掘機價格 | 二手鬥山挖掘機價格 | 二手沃爾沃挖掘機價格 | 二手現代挖掘機價格 | 二手國産挖掘機價格

首頁 關于我們 挖機展示 大型挖掘機 中型挖掘機 小型挖掘機 價格表 購機流程 物流配送 聯系我們

版權所有 ©上海勁掘二手挖掘機 Copyright 2014 - 2016 All Rights Reserved 未經授權禁止複制或建立鏡像 網站地圖
聯系電話:137-8899-5767 手機:13788995767  在線QQ: 電子郵件:279647131@qq.com 聯系人:李經理
銷售總部:上海二手挖掘機營銷網 地址:上海市闵行區吳泾工業園