【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应滑模控制器的取料机斗轮位置控制方法
[0001]本专利技术属于工业级取料机
,具体涉及一种基于自适应滑模控制器的取料机斗轮位置控制方法。
技术介绍
[0002]斗轮取料机是一种大型取料设备,广泛应用于料场中,承担取料任务。由于斗轮取料机的吊臂往往长达十几米,其位置控制不准确容易引发碰撞或斗轮切入堆料过深导致电机堵转等严重后果,而人工操作需要反复调整斗轮位置,严重影响斗轮定位效率,且存在安全风险。因此,研究一种复杂环境下的斗轮取料机位置控制方法,具有重要现实意义和价值。
[0003]斗轮取料机具有大车移动平台、可绕Z轴旋转的回转电机,以及可绕Y轴俯仰的液压驱动装置,使得吊臂末端斗轮具有3个自由度空间定点取料的能力。斗轮取料机是一种非线性、强耦合的系统,加上物料质量变化带来的参数不确定性、未建模动态等不利因素,使得对取料机斗轮位置控制变得相当困难。
[0004]目前,大多数料场仍采用传统PID方法来控制斗轮位置,其很难克服非线性环节和带干扰项问题,斗轮定位效率远远不够。有使用神经网络、模糊PID控制等不依赖模型参数的控制方法来解决取料机斗轮非线性强耦合的定位控制问题,但是当模型参数或者工作环境发生较大变化时,必须重新调整规则或再次进行学习训练,不利于工业现场的实际应用;也有使用传统滑模控制来解决非线性系统带干扰项问题,取得了一定的定位控制效果,但是仍然无法解决高频切换导致的系统抖振问题。
[0005]因此,提出一种基于自适应滑模控制器的取料机斗轮位置控制方法,以克服大惯性机械的 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于自适应滑模控制器的取料机斗轮位置控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1)将吊臂末端斗轮等效为具有平动
‑
旋转
‑
旋转的三自由度机械臂,建立三自由度空间斗轮动力学模型,并将动力学模型转换为二阶动态模型;步骤2)根据给定位置θ
d
=[θ
0d θ
1d θ
2d
]
T
与实际位置间的误差e,构造滑模面,并设计滑模控制器控制律;步骤3)在步骤2)滑模控制器控制律的基础上,设计自适应律补偿滑模面抖振项Ksign(s),整定控制律参数,得到自适应滑模控制器;步骤4)将步骤3)中自适应滑模控制器输出的三自由度驱动力矩分别作用于大车平台驱动轮、绕Z轴回转关节、绕Y轴俯仰关节三个执行机构;步骤5)依据位置检测与姿态识别系统,判断三个自由度位置是否到位,是则结束控制流程,否则跳转到步骤2)。2.根据权利要求1所述的基于自适应滑模控制器的取料机斗轮位置控制方法,其特征在于:步骤1)将斗轮取料机视为一类具有三自由度的移动机械臂来建立动力学模型,具体步骤如下:斗轮取料机等效为一种具有平动
‑
旋转
‑
旋转的三自由度的机械臂的动力学模型如下:其中,q=[x
c
θ1θ2]
T
,θ1、θ2分别为连杆1和连杆2的角度位置量,大车运动方程r
d
为大车轮胎直径,为轮胎转动角速度;取A(q)=[0 0 0]零空间的基:v为各执行机构的角速度,为各执行机构的角速度,其中,M
11
=m0+m1+m2,M
12
=M
21
=
‑
m2r2cosθ2sinθ1,M
13
=M
31
=
‑
m2r2sinθ2cosθ1,,其中,其中,其中,G(q)=[0 0 m2gr2cosθ2]
T
其中,τ=[τ1τ2τ3],τ1为大车平台驱动轮上的的驱动力矩,τ2、τ3为两旋转关节驱动力矩,M(q)∈R3×3为惯性矩阵,为向心力和科里奥利力矩阵,G(q)是万有引力矢量,B(q)为转换矩阵,τ∈R3为输入力矩矢量,A(q)是额外的约束矩阵,λ是拉格朗日乘子;m0为大车平台质量,m1为连杆1的质量,m2为连杆2的质量,g为重力加速度;连杆1和连杆2的长度分别为l1和l2,转动惯量分别为...
【专利技术属性】
技术研发人员:顾扬宸,牛丹,李奇,陈夕松,
申请(专利权)人:南京科远智慧科技集团股份有限公司南京闻望自动化有限公司,
类型:发明
国别省市:
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