【摘 要】
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凿岩台车是煤矿巷道掘进工程中的重要工程装备,凿岩台车机械臂具有的时变性和非线性、难以建模的摩擦死区以及环境温度等因素对其自动化控制的实现带来了种种挑战。本文以某型号凿岩台车双三角机械臂大臂运动系统为研究对象,针对实际控制中遇到的若干问题,展开以下工作:（1）建立大臂运动系统模型。通过解析法和盛金公式建立几何模型,通过力矩平衡方程和力矢量分解建立机械负载模型,通过液压缸力平衡方程和流量压力方程建立液
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凿岩台车是煤矿巷道掘进工程中的重要工程装备,凿岩台车机械臂具有的时变性和非线性、难以建模的摩擦死区以及环境温度等因素对其自动化控制的实现带来了种种挑战。本文以某型号凿岩台车双三角机械臂大臂运动系统为研究对象,针对实际控制中遇到的若干问题,展开以下工作:（1）建立大臂运动系统模型。通过解析法和盛金公式建立几何模型,通过力矩平衡方程和力矢量分解建立机械负载模型,通过液压缸力平衡方程和流量压力方程建立液压系统模型,通过电液比例阀手册和MATLAB拟合工具建立电液比例阀模型。将上述模型串联,建立双三角机械臂大臂运动系统的逆向模型,并通过Simulink仿真说明其合理性。（2）设计单液压缸控制器。为解决控制器参数调试随机性和耗时问题,使用具有参数学习功能的PID神经网络控制器作为反馈控制算法。首先阐述PID神经网络控制系统理论;其次对网络权值的更新算法和初值选取方法进行重点讨论,并通过Simulink仿真证明其有效性;最后结合之前建立的双三角机械臂大臂运动系统模型,设计基于非线性模型的PID神经网络控制器。（3）设计双液压缸同步控制策略。为解决机械臂可能因各液压缸控制同步性不足而产生干涉问题,通过对控制器输入端、输出端的传统多执行器同步控制策略研究,设计适用于双三角机械臂大臂运动系统的交叉耦合归一同步策略,并通过Simulink仿真证明其有效性。最后结合之前构建的基于非线性模型的PID神经网络控制器,设计双三角机械臂大臂运动系统的交叉耦合归一同步控制系统。（4）展开相关实验研究。首先,为降低实验过程中手动控制的复杂度,提出一种摇杆式手柄信号与液压缸控制量之间的映射算法,实现摇杆式手柄对机械臂方向的简单直观操作;其次,展开单液压缸基于非线性模型的PID神经网络控制器实验,结果证明该控制器相对于传统PID控制器在快速性、准确性、参数适应性等方面具有优势;最后,展开大臂运动系统的交叉耦合归一同步控制策略实验,结果证明该策略能够有效减小大臂两支撑液压缸的同步误差。图79幅,表10个,参考文献80篇
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