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美国控制会议程序 宾夕法尼亚州费城，1998年6月 液压挖掘机的高性能摆动速度跟踪控制 姚斌+，乔扎恩+ +的，道格拉斯··克勒+ +，约翰·Litherland + + +机械工程学院 普渡大学西拉斐特，IN 47907 byao@ecn.purdue.edu + +的进阶液压集团来，Caterpillar Inc 乔利埃特，伊利诺伊州60434-0504 文摘 客观的摇摆运动控制的工业液压挖掘机是通过调节提供的流量。尽管各种不确定性，液压摆动马达的挖掘机遵循人类司机给的命令来摆动和加速/减速。在设计一个高性能的控制器时的困难有:(一)摆动的惯性时间是未知的，因为运动的联动和未知的有效载荷;;(二)液压体积弹性模量等参数在实际操作中表现出大的变化;;(三)系统受到轻微的不确定程度非线性(如。,泄漏流动的摆动马达),在正常操作平地;(四)系统可能会经历很大程度上的不确定非线性。当操作在一个不平的地面,由于重力斜坡的表面通常是非常陡的，回转扭矩的变化相当迅速。所有这些问题在本文都解决了，一个高性能的自适应控制算法,提出了可以实现的所需的性能。仿真结果说明了所给的提出的方法。 1介绍 由于其体积小功率比大以及拥有非常大的力和力矩，液压系统已经在工业中有了一个广泛的应用。然而,液压系统也有许多特征使高性能闭环控制器的发展复杂化;动力学的液压系统有高度非线性[l]和很大程度上的模型不确定性。先进控制技术尚未被开发来解决这些问题。这导致了迫切需要结合高功率液压驱动和多功能性的电子控制的液压技术。事实上,液压行业一直积极与大学合作。最近卡特彼勒公司之间建立了战略伙伴关系、最大的土方设备制造商,和几个主要的研究大学包括普渡大学就是这样的一个很好的例子。 在过去,大部分液压控制系统利用线性控制理论[2,3,41。在[5],Alleyne和亨德里克应用了非线性自适应控制的主动悬架。他们证明了非线性控制方案比传统的线性控制器达到了一个更好的性能。他们只考虑气缸的不确定性参数。 在[6],通过考虑特定的非线性电液伺服系统模型的不确定性，姚明和Tomizuka提出的自适应控制(电弧)的方法为高性能鲁棒控制的一个自由度电液提供一个严格的理论框架。这个非线性相关的液压动力学(非线性函数描述的关系)仔细检查。弧李雅普诺夫函数引起摩擦力的非线性液压动力学物理理论建立。 这使得摇摆运动控制充满挑战性;本文主要对高性能摆动速度跟踪控制的工业液压挖掘机进行研究。一个工业液压挖掘机由一个主架,一个旋转结构，液压马达,和一个机器人的手臂构成。该链接安装在旋转结构,由三个独立的液压缸提供必要的运动。尽管各种不确定性，通过调节流量,斗杆遵循司机给出的摆动速度命令平稳地加速/减速,。然而,开发一个高性能的摇摆运动控制器仍然存在一些困难。首先,由于运动的联动和未知的有效载荷，摆动惯性是变化的和未知的。这个未知惯性只能度量重力和非线性压力。工业液压系统中任何一种闭环控制都有一种常见的问题如跳跃，处理的目的:一是推出优质的自适应控制器和其他红外非线性控制器产品，方法[6]可以处理。第二,系统还有其他副例如swing扭矩。第三,名义上的摇摆不应超过摆动马达，由于这些困难,挖掘机电流无法使用控制算法;相反,所有这些困难都可以开环练习和实践解决。因此本文提供了两个高性能的设计，通过解决theorettime -不同和未知的摇摆构造简单、实用解决办法。 2问题公式化和动态模型 对于这个ponents挖掘机初始的探讨;(二)ponents如阀门的关键部件，假设该设计流量。该元件在下面给出。 2.1动态模型I挖掘机摆动qt）的＆= D M P。 P?制定和动态模型上，我们认为两大comcirmit的唯一的：（一）旋转结构Gwing汽车公司。其他相关的COM;及泵所产生的被忽视的，泵和阀的分析模型 2.2摇摆电机的动态模型 马达动态摆动 pl和P2的是入口和出口的压力，Q 1是入口的流量，正和负的流出，Q2是提供的流量，outllet;代表阳性流输出及底片的流动，Qiossi代表内部或跨端口的泄漏流的简化模型，由下式给出=慈Qiossi，（PI -