抓手机械臂电液系统建模及单神经元控制研究

                                随着我国城市建设和改造步伐的加快,工程机械臂已广泛应用于建筑工程、市政工程等领域,如混凝土泵车、拆除机器人等,其工作效果主要取决于驱动系统。液压驱动系统由于具有较小的尺寸—功率比,并可以提供较大的驱动力和力矩,使之在工程装备,特别是大型机器人、工程臂架的往复运动装置和旋转运动装置上都获得了广泛运用。以两节抓手机械臂为研究对象,本文给出了一种新型液压驱动系统方案,即基于高速开关阀先导控制技术的电液位置控制系统,并引入单神经元智能控制策略,使液压两节臂系统具有响应快、超调小、鲁棒性好、液压控制功率大、易于计算机数字控制等多重优点,为大型工程机械臂的设计与控制提供了一套比较完整、简捷实用的理论分析依据和控制方法。其主要研究工作内容：基于拉格朗日方程分析了两节机械臂系统模型的机械能,建立动力学矩阵方程和速度矩阵；由AMESim搭建全桥式电液驱动回路仿真模型,采用PWM控制技术,实验仿真分析了液压锁及占空比修正策略在PWM位置控制中的重要性,验证了该电液驱动方案位置控制的优越性；利用AMESim/Simulink联合仿真接口对其开展单神经元控制策略的电液控制技术研究,仿真结果验证了变负载情况下误差信号整定的稳定性和良好的响应性能；设计了一种执行机构可拆换的大功率液压驱动站,通过对臂架变幅机构的力学分析和油缸行程与臂架夹角关系的计算推导,同时利用Hypermesh/Abaqus对机构进行强度分析和结构优化,制定了一套带回转装置的两节机械臂液压驱动实验系统方案。这为机械臂臂架的结构设计和电液驱动方案控制策略等关键技术的实验研究以及多连杆的推广应用,提供了重要的理论分析意义和系统设计依据。
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