控制臂架的方法技术

本申请公开了一种控制臂架的方法

【技术实现步骤摘要】
控制臂架的方法、臂架控制装置及工程机械


[0001]本申请涉及工程机械
，具体地涉及一种控制臂架的方法
、
臂架控制装置及工程机械
。

技术介绍

[0002]高空作业车通过工作平台的空间运动辅助工作人员在高空中完成不同作业任务
。
目前高空作业车广泛应用于市政
、
风电
、
机场
、
设备安装维护等场合
。
高空作业车的应用场合日益广泛，同时也将面临作业环境复杂
、
作业难度高等问题，这就对高空作业车作业的高效性
、
智能性提出更高要求
。
[0003]现有高空作业平台在臂架运动控制时存在以下技术缺点：
[0004](1)
在完成笛卡尔空间轨迹规划后，需要在关节空间中对关节轨迹进行二次规划，然而在关节空间进行轨迹规划很难保证各关节动作协调的一致性，从而导致在关节空间轨迹规划的
t
时刻内臂架的末端控制精度较差
。
[0005](2)
采用的是固定参数的
PID
控制，针对复杂多变的工况，例如，工作平台由上升变为下降时的前期阶段，固定参数的
PID
控制会出现较大的跟踪误差，不能很好的满足控制精度的要求
。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的是提供一种种控制臂架的方法
、
臂架控制装置及工程机械，用以解决现有技术中高空作业平台的臂架运动控制末端精度较差且效率较低的问题
。
[0007]为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种控制臂架的方法，应用于臂架控制装置，臂架控制装置与多个臂架通信，多个臂架依次通过关节连接，该方法包括：
[0008]获取多个臂架中的末端臂架的目标速度；
[0009]根据目标速度和预设周期确定每个关节在预设周期内的期望角位移；
[0010]根据目标速度和期望角位移确定每个关节的期望角速度；
[0011]获取每个关节的实际角位移；
[0012]根据期望角位移
、
期望角速度和实际角位移确定
PID
控制器的控制律；
[0013]根据
PID
控制器的控制律，通过
PID
控制器控制臂架运动
。
[0014]在本申请实施例中，根据目标速度和预设周期确定每个关节在预设周期内的期望角位移包括：
[0015]根据多个臂架的机构建立臂架运动学模型；
[0016]通过臂架运动学模型处理预设周期的时长和目标速度，以得到每个关节在预设周期内的期望角位移
。
[0017]在本申请实施例中，根据目标速度和期望角位移确定每个关节的期望角速度包括：
[0018]根据臂架运动学模型建立目标速度与关节速度的速度逆雅可比矩阵；
[0019]通过速度逆雅可比矩阵处理目标速度和每个关节在预设周期内的期望角位移，以得到每个关节在所述预设周期内的期望角速度
。
[0020]在本申请实施例中，根据期望角位移
、
期望角速度和实际角位移确定
PID
控制器的控制律包括：
[0021]根据期望角位移
、
期望角速度和实际角位移确定
PID
控制器的控制系数；
[0022]获取
PID
控制器的初始控制参数；
[0023]根据初始控制参数和控制系数确定
PID
控制器的目标控制参数；
[0024]根据所述期望角位移和所述实际角位移确定关节角位移误差；
[0025]将实际角位移对时间进行求导以得到实际角速度；
[0026]根据期望角速度和实际角速度确定关节角速度误差；
[0027]根据关节角位移误差
、
关节角速度误差和
PID
控制器的目标控制参数确定
PID
控制器的控制律
。
[0028]在本申请实施例中，
PID
控制器的控制律满足公式
(1)
：
[0029][0030]其中，
τ
为控制律；
K
为控制系数；
K
p0
为初始控制参数中的比例控制参数；
K
d0
为初始控制参数中的微分控制参数；
K
i0
为初始控制参数中的积分控制参数；
e
为关节角位移误差；为实际角速度误差；
t
为时间
。
[0031]在本申请实施例中，根据期望角位移
、
期望角速度和实际角位移确定
PID
控制器的控制系数包括：
[0032]将期望角速度对时间进行求导以得到期望角加速度；
[0033]将实际角速度对时间进行求导以得到实际角加速度；
[0034]采用臂架动力学模型处理期望角加速度
、
期望角位移和期望角速度以得到期望控制力矩；
[0035]采用臂架动力学模型处理实际角加速度
、
实际角位移和实际角速度以得到实际控制力矩；
[0036]根据期望控制力矩和实际控制力矩确定
PID
控制器的控制系数
。
[0037]在本申请实施例中，
PID
控制器的控制系数满足公式
(2)
：
[0038][0039]其中，
K
为控制系数；
τ
nd
为期望控制力矩；
τ
n
为实际控制力矩
。
[0040]本申请第二方面提供一种臂架控制装置，包括：
[0041]存储器，被配置成存储指令；以及
[0042]处理器，被配置成从所述存储器调用所述指令以及在执行所述指令时能够实现根据上述的控制臂架的方法
。
[0043]本申请第三方面提供一种工程机械，其特征在于，包括：
[0044]多个臂架，多个臂架依次通过关节连接；以及
[0045]根据上述臂架控制装置，臂架控制装置与多个臂架通信
。
[0046]本申请第四方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指
令，该指令用于使得机器执行根据上述的控制臂架的方法
。
[0047]通过上述技术方案，获取多个臂架中的末端臂架的目标速度；根据目标速度和预设周期确定每个关节在预设周期内的期望角位移；根据目标速度和期望角位移确定每个关节的期望角速度；获取每个关节的实际角位移；根据期望角位移
、
期望角速度和实际角位移确定
PID
控制器的控制律；根据
PID
控制器的控制律，通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种控制臂架的方法，其特征在于，应用于臂架控制装置，所述臂架控制装置与多个臂架通信，所述多个臂架依次通过关节连接，所述方法包括：获取所述多个臂架中的末端臂架的目标速度；根据所述目标速度和预设周期确定每个关节在所述预设周期内的期望角位移；根据所述目标速度和所述期望角位移确定每个关节的期望角速度；获取每个关节的实际角位移；根据所述期望角位移
、
所述期望角速度和所述实际角位移确定
PID
控制器的控制律；根据所述
PID
控制器的控制律，通过所述
PID
控制器控制臂架运动
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标速度和预设周期确定每个关节在所述预设周期内的期望角位移包括：根据所述多个臂架的机构建立臂架运动学模型；通过所述臂架运动学模型处理所述预设周期的时长和所述目标速度，以得到每个关节在所述预设周期内的期望角位移
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标速度和所述期望角位移确定每个关节的期望角速度包括：根据所述臂架运动学模型建立所述目标速度与关节速度的速度逆雅可比矩阵；通过所述速度逆雅可比矩阵处理所述目标速度和每个关节在所述预设周期内的期望角位移，以得到每个关节在所述预设周期内的期望角速度
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述期望角位移
、
所述期望角速度和所述实际角位移确定
PID
控制器的控制律包括：根据所述期望角位移
、
所述期望角速度和所述实际角位移确定所述
PID
控制器的控制系数；获取所述
PID
控制器的初始控制参数；根据所述初始控制参数和所述控制系数确定所述
PID
控制器的目标控制参数；根据所述期望角位移和所述实际角位移确定关节角位移误差；将所述实际角位移对时间进行求导以得到实际角速度；根据所述期望角速度和实际角速度确定关节角速度误差；根据所述关节角位移误差
、
所述关节角速度误差和所述
PID
控制器的目标控制参数确定所述
PID
控制器的控制律
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：邝明，马昌训，喻畅，侯力玮，
申请(专利权)人：湖南中联重科智能高空作业机械有限公司，
类型：发明
国别省市：