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挖掘机基于干扰观测器的滑模控制
资讯类型:科技前沿 加入时间:2009年8月12日16:19
 
挖掘机基于干扰观测器的滑模控制
   刘 阔,刘 杰,郭大猛,杨克石
   (东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110004)
   摘要:针对挖掘机工作装置的参数不确定和存在干扰的问题,将滑模控制用于挖掘机工作装置的轨迹跟踪控制中.为了削弱滑模控制中存在的抖振,设计了干扰观测器,对干扰项进行有效估计以降低滑模控制中的切换增益.利用Matlab/Simulink工具箱对所设计的控制器进行了仿真,给出了基于干扰观测器的滑模控制的跟踪性能及误差.
   关键词:滑模控制;干扰观测器;轨迹跟踪控制
   中图分类号:TP24
   文献标识码:A
   文章编号:1001-2257(2009)06-0015-03
   引言
   滑模控制是一种鲁棒性的非线性控制,只要知道模型参数和扰动的上界就能设计出稳定的控制器.其缺点是在控制过程中存在抖动现象,可能激活高频动态[1-3].为了削弱抖振,针对干扰项设计了干扰观测器.如果对干扰项的估计误差足够小,切换增益可设计成很小的值,从而有效降低抖振[4].
   挖掘机工作装置的轨迹跟踪控制是实现挖掘自动化的一个重要课题,由于外界干扰和本身难以建立精确数学模型的原因,对其控制的一个要求就是对外界干扰和不确定的鲁棒性.因此,将滑模控制应用于挖掘机工作装置的轨迹跟踪控制中.
   1 掘机工作装置的动力学模型
   挖掘机工作装置的示意如图1所示.
   
   扰f取5+0.15sin(t).
   对挖掘机工作装置的动臂和斗杆关节角分别施加y=30sin(t)和y=20sin(t)信号.针对动臂和斗杆的关节角输入,其跟踪曲线、误差和控制输入分别如图2~图5所示.
   
   
   4 结束语
   针对挖掘机工作装置的非线性和参数不确定性,设计了基于干扰观测器的滑模控制器,并将其用于挖掘机工作装置的轨迹跟踪控制中.仿真结果表明,滑模控制具有较好的动态响应性能,可以削弱高频抖振,具有良好的稳定性和鲁棒性.

文章来自:滑模技术交流网
文章作者:信息部
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