[發明專利]一種挖掘機挖機臂動力學控制方法在審
| 申請號： | 202211525656.6 | 申請日： | 2022-11-30 |
| 公開（公告）號： | CN115847406A | 公開（公告）日： | 2023-03-28 |
| 發明（設計）人： | 丁強;高警衛;艾云峰;楊超 | 申請（專利權）人： | 江蘇徐工工程機械研究院有限公司 |
| 主分類號： | B25J9/16 | 分類號： | B25J9/16;E02F9/20;E02F3/43 |
| 代理公司： | 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224 | 代理人： | 母秋松 |
| 地址： | 221000 江蘇省徐*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 挖掘機 挖機臂 動力學 控制 方法 | ||
1.一種挖掘機挖機臂動力學控制方法，其特征在于：包括如下步驟：
步驟S1：對預先構建的挖機臂動力學模型進行參數線性化處理，得到挖機臂動力學模型的線性方程；
步驟S2：對挖機臂動力學模型的線性方程進行重組，得到重組后的線性方程；
步驟S3：在挖機臂的動臂、斗桿和鏟斗上設置傳感器，并獲取激勵軌跡下挖機臂的動臂、斗桿和鏟斗的各個關節的力矩、角度、角速度和角加速度數據；
步驟S4：對各個關節的力矩、角度、角速度和角加速度數據進行濾波處理，并利用濾波后的數據求解重組后的線性方程中的滿秩回歸矩陣，利用滿秩回歸矩陣的條件數最小的準則對預先設計的激勵軌跡計算公式進行優化，獲取激勵軌跡計算公式中的參數；
步驟S5:基于濾波后的數據應用最小二乘法辨識重組后的線性方程中的最小慣性參數矩陣的各參數，將最小慣性參數矩陣作為挖機臂動力學參數矩陣；
步驟S6：將挖機臂動力學參數矩陣帶入重組后的線性方程中，獲得辨識后的挖機臂動力學前饋模型；
步驟S7：將挖機臂動力學前饋模型輸出的前饋信號輸入預先構建的三環PID控制體系，三環PID控制體系輸出挖機臂各關節的控制結果。
2.根據權利要求1所述的一種挖掘機挖機臂動力學控制方法，其特征在于：還包括步驟S8,步驟S8:將三環PID控制體系輸出挖機臂各關節的控制結果與預設的挖機臂各關節的控制結果進行匹配，當匹配度小于匹配閾值時，返回步驟S3，重復步驟S3-S6獲得更理想的挖機臂動力學前饋模型。
3.根據權利要求1或2所述的一種挖掘機挖機臂動力學控制方法，其特征在于：所述預先構建的挖機臂動力學模型的計算公式如下：
其中，為控制力矩，q、/分別為挖機臂各個關節的角度、角速度和角加速度，/為慣性力矩，/為科氏力矩和向心力矩的耦合力矩，/為重力矩，/為摩擦力矩。
4.根據權利要求3所述的一種挖掘機挖機臂動力學控制方法，其特征在于：
其中：為對/取符號函數，pc為庫侖摩擦力系數，pv為粘滯摩擦力系數，ps為stribeck摩擦力系數。
5.根據權利要求1或2所述的一種挖掘機挖機臂動力學控制方法，其特征在于：所述挖機臂動力學模型的線性方程的計算公式如下：
其中：為控制力矩，/為回歸矩陣，q、/分別為挖機臂各個關節的角度、角速度和角加速度，/為慣性參數矩陣。/
6.根據權利要求5所述的一種挖掘機挖機臂動力學控制方法，其特征在于：所述重組后的線性方程的計算公式如下：
其中，為控制力矩，/為滿秩回歸矩陣，/為最小慣性參數矩陣。
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