基于EDEM的装载机工作装置运动轨迹控制研究

作者：张楷祥,朱学岩,周庆辉,等. 日期：2023-08-14/span> 浏览：1293 查看PDF文档

摘要:针对装载机工作装置控制系统在实际运行时存在收敛速度慢、跟踪精度低、干扰项(铲装阻力)难以估计等问题,提出了一种基于离散单元法(DEM)的铲装阻力补偿的非奇异快速终端滑模控制方法。首先,推导出了装载机工作装置的数学模型;在EDEM中对工作装置的铲装阻力进行了研究,并与非奇异快速终端滑模控制结合,得到了带有铲装阻力补偿的非线性反馈控制律;然后,采用Lyapunov函数对所提控制方法做了性能论证;最后,在MATLAB/Simulink中,验证了所设计控制系统的稳定性和收敛特性,且与比例微分滑模控制器(PDSMC)、分数阶比例微分滑模控制器(FOPDSMC)做了对比分析。研究结果表明:在无干扰和有干扰2种工况下,采用基于铲装阻力补偿的非奇异快速终端滑模控制方法,轨迹跟踪误差的均方根误差（RMSE）分别降至对照组数据的8%和22%,误差收敛速度可分别提升70%和57%;以上结果说明,基于铲装阻力补偿的非奇异快速终端滑模控制方法的综合表现更好。

关键词:非奇异快速终端滑模控制;李雅普诺夫理论;离散元法;有限时间收敛;比例微分滑模控制器;分数阶比例微分滑模控制器

中图分类号:TH243文献标识码:A文章编号:1001-4551(2023)06-0919-09

本文引用格式:

张楷祥,朱学岩,周庆辉,等.基于EDEM的装载机工作装置运动轨迹控制研究［J］.机电工程,2023,40(6):919-927.

ZHANG Kai-xiang, ZHU Xue-yan, ZHOU Qing-hui, et al. Motion trajectory control of loader working device based on EDEM［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2023,40(6):919-927.