挖掘机轨迹跟踪的滑模变结构控制

对液压挖掘机工作装置的轨迹跟踪进行了研究。在分析了液压挖掘机工作装置的动力学方程的基础上,针对其复杂的非线性,提出了一种新的液压挖掘机工作装置轨迹跟踪方法,即应用机器人学理论,建立了三自由度液压挖掘机工作装置的拉格朗日动力学模型,设计了带低通滤波器的滑模控制器,利用低通滤波器的滤除高频信号的功能,消除控制信号的抖动,给出沿规划轨迹工作所需的控制量,并给出了控制系统的设计方法。对三自由度工作装置进行了仿真研究,其结果表明,所设计的控制器对设定轨迹的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性具有较强的鲁棒性,在存在模型误差和外部扰动的情况下,该方案既能达到高精度快速跟踪的目的,又能消除滑模控制的抖动问题。     

差压传感器在挖掘机液压控制系统中的应用

不断引进传感技术是促进工程机械智能化的前提，差压传感器的应用实现了负荷传感液压控制，使液压挖掘机获得最佳流量，提高了作业效率和复合操纵性，达到了节能的目的，促进了液压挖掘机的技术进步。     

挖掘机工作装置优化设计

通过有效地优化了挖掘机工作装置,避免仅仅从局部分析挖掘性能进行优化问题,将对矿用液压挖掘机工作装置优化设计问题进行分析研究,并在此基础上提出一些建设性建议,以供参考。     

基于多传感器数据融合的液压支架高度测量方法

针对综采工作面液压支架高度测量困难和测量结果不准确等问题,以两柱掩护式液压支架为例,推导了利用倾角传感器所测液压支架姿态角度计算液压支架高度的表达式。为减小倾角传感器角度测量误差造成的液压支架高度测量累积误差,提出了一种基于多传感器数据融合的液压支架高度测量方法,即利用分批估计算法和自适应加权算法将分别通过掩护梁和前连杆处倾角传感器所测角度计算得到的液压支架高度数据进行融合。实验结果表明,该方法对于623.2mm高液压支架样机的高度测量误差不大于0.3mm,与单一倾角传感器测高相比,精度提高了1mm。     

基于CAN总线的液压挖掘机轨迹规划系统的研究

介绍了基于CAN总线的液压挖掘机轨迹规划系统,该系统是一个上下位机结构,下位机采用MTC控制器作为硬件平台;采用CAN总线作为MTC与上位机的数据传输通道,很好地满足系统的传输要求.为了实现挖掘自动化,提出了液压挖掘机工作装置运动控制的步骤和方法.为液压挖掘机的自动控制提供了方法和依据.     

液压挖掘机三维建模与作业过程动态模拟

介绍利用3DSMAX软件建立液压挖掘机三维动态模拟图形的方法，实现了工作装置的三维动态显示，模拟了挖掘作业过程，该方法可用于其他工程机械装备的三维动态模拟图形设计。     

液压支架姿态角度测量系统

针对采用单一角度传感器实现综采工作面液压支架姿态角度监测时测量结果不准确的问题,提出了一种基于倾角传感器和陀螺仪的液压支架姿态角度测量系统。该系统采用SVT626T型倾角传感器和ML7100型三轴陀螺仪测量倾角和轴向偏转角度,并以俯仰角为例,用卡尔曼滤波对2种传感器测量的角度进行数据融合。Matlab仿真及实验结果表明,该系统有效解决了倾角传感器因顶梁变加速运动导致的测量误差和陀螺仪因长时间测量导致的漂移和误差累积问题,提高了顶梁姿态角度测量精度。     

应用ADAMS函数实现多元件顺序动作仿真

在应用MSC／ADAMS实现液压挖掘机工作装置仿真工作中（如图1所示）,遇到无法按动臂、斗杆和铲斗三部分顺序动作仿真的困难,即不能使往复式双作用液压缸按照先后顺序控制动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动。考虑采用传感器（Sensor）控制,但由于设置某些参数和脚本命令比较复杂,最终也未能实现。     

新型倾角测试仪研究与设计

本文介绍了一种倾角测量仪器的原理与结构，该装置采用加速度和单片微处理８０３１，可同时实现对倾斜角、加速度以及环境温度的准确测量，克服了传统的倾角传感器在具有振动及横向加速度环境下不能正常工作的缺点。具有精度高，价格低廉，体积小巧的特点。     

基于倾角传感器的液压机械臂关节位置信息采集方法

液压机械臂的出现与应用,大幅度提升了生产的效率与收益。液压机械臂任务完成与否取决于关节运行轨迹规划与控制情况,而关节控制的主要依据就是关节位置信息,提出基于倾角传感器的液压机械臂关节位置信息采集方法研究。构建液压机械臂关节动力学模型,以此为基础,引入倾角传感器获取关节水平角度变化相关信号,采用小波阈值消噪算法去除倾角传感器信号中的噪声,基于坐标系之间的关系转换倾角传感器输出角信息,结合激光标靶关节标定初始信息,确定关节最终的位置信息,通过位置传感器实现关节位置信息的采集。实验数据显示：应用提出方法采集的关节1与关节2位置信息结果与实际位置信息保持一致,关节位置信息采集连续系数最大值为0.96,充分证实了提出方法应用性能更佳。     

基于AMESim的液压挖掘机正流量系统的仿真研究

以小型液压挖掘机为仿真样本,分析了液压挖掘机的正流量系统的工作原理,根据实际的液压元件参数,利用AMESim软件的HCD液压元件库,构建多路换向阀和正流量泵的模型及挖掘机液压系统仿真模型,并对其仿真结果进行分析。对比了定量泵系统和正流量系统的流量损失,验证了正流量系统的节能性,证明建立的仿真模型的有效性。     

新型矿用无缆钻孔测斜仪的设计

介绍了新型矿用无缆钻孔测斜仪的组成、无缆测量原理及其关键部件的设计等.该无缆钻孔测斜仪工作原理基于同步技术,即首先将同步机和探管用连线连接后,使同步机和探管按预先设定的时间同步工作,然后拆开连线,将探管连接到钻杆上送入到测量处测量,与探管同步工作的同步机则记录有用的测点;测量完成取回探管,将探管测斜数据发送到同步机中,由同步机计算并显示出各测点的倾角和方位角.实际应用表明,该无缆钻孔测斜仪设计合理,使用方便,测量精度达到倾角(+90°～-90°)±0.2°、方位角(0～360°)±2°,完全满足煤矿井下钻孔轨迹测量的要求.     

悬臂掘进机自动导向和定位技术探索

介绍了掘进机自动导向和定位技术,分析和比较了基于全站仪、陀螺仪、电子罗盘、激光导向仪和视觉检测等的掘进机自动导向和定位技术的原理和特点,得出了如下结论:(1)基于陀螺仪和电子罗盘的自动导向和定位技术可实现自主导航,其它方法则需要给定参考坐标系;(2)以倾角仪作为俯仰角和横滚角检测传感器的装备技术更适合于水平巷道导向;(3)以巷道指向激光为参照系的方法更易于同煤矿现有自动导向和定位方式相结合。     

A Robust Control Approach for Hydraulic Excavators Using <Emphasis Type="Italic">μ</Emphasis>-synthesis

In this work, a robust control is applied to the automation of a hydraulic excavator. Hydraulic excavators exhibit complex nonlinear behavior due to the inherent nonlinearity of the hydraulic servo system. Furthermore, the hydraulic excavator is subject to large disturbance forces during interaction with the environment. As a result, conventional feedback control techniques, such as a proportional-integral-derivative (PID) control, fail to provide consistent performance over the whole operation region of the excavator. Especially, when phase-offset errors vary between joints, undesirable motions are generated in the workspace, which evidently degrades the overall performance of the controller. With this in mind, we apply a robust control approach to the autonomous hydraulic excavators. By handling the nonlinearities and disturbances as uncertainties within the joint dynamics, a robust controller is designed by means of μ-synthesis that guarantees robust stability and performance within the given uncertainty bounds. Furthermore, by adopting a common model reference for each joint, we seek to increase the overall performance of tracking the digging trajectory in the workspace. Experimental results of the robust controller conducted on an industrial 21-ton class hydraulic excavator are presented.     

基于激光雷达的挖掘机器人回转避障研究

针对挖掘机器人在回转过程中易发生事故的现象,提出了工作装置回转避障方法.通过分析挖掘机器人工作装置的运动特性,结合运动学建立了挖掘机器人的运动学模型.利用安装在挖掘机器人两侧的激光雷达对作业环境进行识别,根据识别的障碍物求解可行域,并通过避障算法控制挖掘机器人避开障碍物.实验结果表明:挖掘机器人能安全避开障碍物,证明了方法的可行性.     

新型混合动力挖掘机动臂势能回收系统研究

针对目前混合动力液压挖掘机工作装置势能有效回收的难题,设计了一种采用蓄能器与液压马达的新型动臂势能回收系统。以某小型挖掘机为研究对象,在AMESim环境中建立液压系统模型,基于PID经典控制的电机恒转速控制策略,通过Adams与AMESim联合仿真动臂下放时的变负载工况,得出整个系统的势能回收率。理论分析与仿真结果表明,势能回收系统可以有效回收动臂下放时的势能,并且具有动态响应快、电机的发电效率高的特点,大大提高了系统的势能回收率。