作业机械轨迹控制方法、装置及作业机械制造方法及图纸

本发明专利技术涉及作业机械技术领域，提供一种作业机械轨迹控制方法、装置及作业机械，其中方法包括：基于作业机械的实际动作轨迹和预设动作轨迹，对预设动作轨迹进行矫正，得到目标动作轨迹，实际动作轨迹通过作业机械的运动机构中液压缸的实际位移经运动学正解获得；基于目标动作轨迹，经运动学逆解确定液压缸的目标位移；根据液压缸的目标位移与液压缸的实际位移的误差，基于PID控制策略，生成运动机构的控制信号，解决了现有技术中动作轨迹控制效果不佳的问题，提高了作业机械动作轨迹控制的效果。提高了作业机械动作轨迹控制的效果。提高了作业机械动作轨迹控制的效果。

【技术实现步骤摘要】
作业机械轨迹控制方法、装置及作业机械


[0001]本专利技术涉及作业机械
，尤其涉及一种作业机械轨迹控制方法、装置及作业机械。

技术介绍

[0002]当前挖掘机等作业机械辅助轨迹的控制中，主要采用控制算法跟踪运动学目标动作轨迹规划的方式，例如模型预测控制(Model Predictive Control，MPC)或者PID控制策略等，其中，PID是Proportion(比例)、Integral(积分)和Differential(微分)的缩写，可以按照运动机构的液压缸的位移的误差的比例、积分和微分进行控制。
[0003]然而，作业机械的负载时刻在变化且是一个难以观测的未知量，若采用PID控制策略进行轨迹的控制，原有设定的比例系数(Kp)、积分系数(Ki)和微分系数(Kd)参数表将不再适用于产生负载后的带有不确定性的作业机械，导致动作轨迹控制效果不佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种作业机械轨迹控制方法、装置及作业机械，用以解决现有技术中动作轨迹控制效果不佳的缺陷，实现作业机械动作轨迹控制的效果的提高。
[0005]本专利技术提供一种作业机械轨迹控制方法，包括：
[0006]基于作业机械的实际动作轨迹和预设动作轨迹，对所述预设动作轨迹进行矫正，得到目标动作轨迹，所述实际动作轨迹通过所述作业机械的运动机构中液压缸的实际位移经运动学正解获得；
[0007]基于所述目标动作轨迹，经运动学逆解确定所述液压缸的目标位移；
[0008]根据所述液压缸的目标位移与所述液压缸的实际位移的误差，基于PID控制策略，生成所述运动机构的控制信号。
[0009]根据本专利技术提供的一种作业机械轨迹控制方法，所述基于所述实际动作轨迹和所述预设动作轨迹，对所述预设动作轨迹进行矫正，得到目标动作轨迹，包括：
[0010]以对所述预设动作轨迹的矫正量为优化变量，基于预设约束条件和所述预设动作轨迹与所述实际动作轨迹之间的误差，构建优化问题的损失函数；
[0011]最小化所述损失函数；
[0012]将所述损失函数的最小值对应的矫正量作为目标矫正量；
[0013]基于所述目标矫正量对所述预设动作轨迹进行矫正，得到所述目标动作轨迹。
[0014]根据本专利技术提供的一种作业机械轨迹控制方法，所述预设动作轨迹与所述实际动作轨迹之间的误差包括在所述作业机械的当前功能下关键参数上的误差。
[0015]根据本专利技术提供的一种作业机械轨迹控制方法，所述预设动作轨迹与所述实际动作轨迹之间的误差包括：
[0016]所述预设动作轨迹与预设矩阵的乘积，与所述实际动作轨迹与所述预设矩阵的乘积之间的误差；
[0017]其中，所述预设矩阵用于选取所述关键参数。
[0018]根据本专利技术提供的一种作业机械轨迹控制方法，所述预设约束条件包括所述液压缸的速度小于或者等于所述液压缸的最大速度。
[0019]根据本专利技术提供的一种作业机械轨迹控制方法，所述基于作业机械的实际动作轨迹和预设动作轨迹，对所述预设动作轨迹进行矫正，得到目标动作轨迹，包括：
[0020]当所述预设动作轨迹与所述实际动作轨迹之间的误差大于或者等于第一阈值时，基于所述实际动作轨迹和所述预设动作轨迹，对所述预设动作轨迹进行矫正，得到目标动作轨迹。
[0021]根据本专利技术提供的一种作业机械轨迹控制方法，在所述根据所述液压缸的目标位移与所述液压缸的实际位移的误差，基于PID控制策略，生成所述运动机构的控制信号之后，还包括：
[0022]当所述预设动作轨迹与所述实际动作轨迹之间的误差小于或者等于第二阈值时，基于所述预设动作轨迹，确定所述目标位移。
[0023]本专利技术还提供一种作业机械轨迹控制装置，包括：
[0024]轨迹矫正模块，用于基于作业机械的实际动作轨迹和预设动作轨迹，对所述预设动作轨迹进行矫正，得到目标动作轨迹，所述实际动作轨迹通过所述作业机械的运动机构中液压缸的实际位移经运动学正解获得；
[0025]位移确定模块，用于基于所述目标动作轨迹，经运动学逆解确定所述液压缸的目标位移；
[0026]信号生成模块，用于根据所述液压缸的目标位移与所述液压缸的实际位移的误差，基于PID控制策略，生成所述运动机构的控制信号。
[0027]本专利技术还提供一种作业机械轨迹控制设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述作业机械轨迹控制方法的步骤。
[0028]本专利技术还提供一种作业机械，包括如上述任一种所述的作业机械轨迹控制设备。
[0029]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述作业机械轨迹控制方法的步骤。
[0030]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述作业机械轨迹控制方法的步骤。
[0031]本专利技术提供的作业机械轨迹控制方法，通过作业机械的实际动作轨迹和预设动作轨迹，对所述预设动作轨迹进行矫正，得到目标动作轨迹，其中，实际动作轨迹通过所述作业机械的运动机构中液压缸的实际位移经运动学正解获得，然后基于所述目标动作轨迹，经运动学逆解确定液压缸的目标位移，从而矫正所述液压缸的目标位移与所述液压缸的实际位移的误差，来适应负载的变化，基于PID控制策略，能够准确地生成所述运动机构的控制信号，从而提高作业机械动作轨迹控制的效果。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些
实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1是传统的基于PID控制策略的作业机械轨迹控制方法的流程示意图；
[0034]图2是本专利技术提供的作业机械轨迹控制方法的流程示意图之一；
[0035]图3是本专利技术提供的作业机械轨迹控制方法的流程示意图之二；
[0036]图4是本专利技术提供的作业机械轨迹控制装置的结构示意图；
[0037]图5是本专利技术提供的作业机械轨迹控制设备的结构示意图。
具体实施方式
[0038]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]作业机械的负载时刻在变化且是一个难以观测的未知量，若采用PID控制策略进行轨迹的控制，原有设定的比例系数(Kp)、积分系数(Ki)和微分系数(Kd)参数表将不再适用于产生负载后的带有不确定性的作业机械，导致轨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种作业机械轨迹控制方法，其特征在于，包括：基于作业机械的实际动作轨迹和预设动作轨迹，对所述预设动作轨迹进行矫正，得到目标动作轨迹，所述实际动作轨迹通过所述作业机械的运动机构中液压缸的实际位移经运动学正解获得；基于所述目标动作轨迹，经运动学逆解确定所述液压缸的目标位移；根据所述液压缸的目标位移与所述液压缸的实际位移的误差，基于PID控制策略，生成所述运动机构的控制信号。2.根据权利要求1所述的作业机械轨迹控制方法，其特征在于，所述基于所述实际动作轨迹和所述预设动作轨迹，对所述预设动作轨迹进行矫正，得到目标动作轨迹，包括：以对所述预设动作轨迹的矫正量为优化变量，基于预设约束条件和所述预设动作轨迹与所述实际动作轨迹之间的误差，构建优化问题的损失函数；最小化所述损失函数；将所述损失函数的最小值对应的矫正量作为目标矫正量；基于所述目标矫正量对所述预设动作轨迹进行矫正，得到所述目标动作轨迹。3.根据权利要求2所述的作业机械轨迹控制方法，其特征在于，所述预设动作轨迹与所述实际动作轨迹之间的误差包括在所述作业机械的当前功能下关键参数上的误差。4.根据权利要求3所述的作业机械轨迹控制方法，其特征在于，所述预设动作轨迹与所述实际动作轨迹之间的误差包括：所述预设动作轨迹与预设矩阵的乘积，与所述实际动作轨迹与所述预设矩阵的乘积之间的误差；其中，所述预设矩阵用于选取所述关键参数。5.根据权利要求2所述的作业机械轨迹控制方法，其特征在于，所述预设约束条件包括所述液压缸的速度小于或者等于所述液压缸的最大速度。6.根据权利要求1所述的作业机械轨迹控制方法，其特征在于，所述基于作业机械的实际动作轨迹和预设动作轨迹，对所述预设动作轨迹进行矫正，得到目标动作轨迹，包括：当所述预设...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鸿远，
申请(专利权)人：三一重机有限公司，
类型：发明
国别省市：