基于力反馈的拖拉机驾驶机器人换挡机械手模糊-南京农业大学学报.PDF

－ 　 南京农业大学学报　 ２０１６ꎬ３９(１):１６６ １７４ ｈｔｔｐ:/ / ｎａｕｘｂ.ｎｊａｕ.ｅｄｕ.ｃｎ 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＮａｎｊｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ＤＯＩ:１０.７６８５/ ｊｎａｕ.２０１５０４０３１ 陈浩ꎬ卢伟ꎬ赵贤林ꎬ等. 基于力反馈的拖拉机驾驶机器人换挡机械手模糊ＰＩＤ 自适应控制方法研究[Ｊ]. 南京农业大学学报ꎬ２０１６ꎬ３９(１): － １６６ １７４. 基于力反馈的拖拉机驾驶机器人换挡机械手 模糊ＰＩＤ 自适应控制方法研究 １ １ꎬ２ １ １∗ １ １ 陈浩 ꎬ卢伟 ꎬ赵贤林 ꎬ王玲 ꎬ章永年 ꎬ何小杭 (１ 南京农业大学工学院/ 江苏省农业智能化装备重点实验室ꎬ江苏 南京 ２１００３１ꎻ ２ 远程测控技术江苏省重点实验室ꎬ江苏 南京 ２１００９６) 摘要:[目的]针对目前四轮农用拖拉机换挡器的特殊结构ꎬ设计了新颖的拖拉机驾驶机器人换挡机械手ꎬ将拖拉机换挡操 纵杆的三维球面运动转化为直角坐标中的二维直线运动ꎬ机械手可以沿Ｘ、Ｙ２个方向的运动来实现选、换挡ꎮ [方法]拖拉 机换挡操纵杆在Ｘ方向的换挡阻力很小ꎬ且选挡位置固定ꎬ因此在Ｘ 方向采用传统的位置控制ꎻ由于拖拉机换挡操纵杆在 Ｙ方向换挡时ꎬ位置重复性差ꎬ换挡过程中的力存在时变、非线性等特征ꎬ难以通过位置控制进行纵向换挡ꎬ因此ꎬ构建基于 力反馈的拖拉机驾驶机器人换挡机械手模糊ＰＩＤ 自适应控制系统ꎬ并通过力信号的小波入位检测判断换挡手柄是否成功 入位ꎮ [结果]仿真结果及在国产ＪＩＮＭＡ(金马)３００Ｅ型拖拉机的换挡试验均表明:模糊ＰＩＤ 自适应控制方法具有良好的力 跟踪特性ꎬ与传统ＰＩＤ控制方法相比ꎬ该控制方法可实现换挡过程中ＰＩＤ参数的在线自整定ꎬ换挡力跟踪误差低于６％ꎬ超 调量小于１０％ꎬ上升时间缩短４６％ꎮ [结论]基于力反馈的模糊ＰＩＤ 自适应控制能够实现拖拉机驾驶机器人的平顺换挡ꎬ具 有较强的鲁棒性和自适应能力ꎮ 关键词:驾驶机器人ꎻ机械手ꎻ模糊ＰＩＤ控制ꎻ小波入位检测ꎻ自适应控制 － － － 中图分类号:ＴＰ２４２.３　 　 　 　 文献标志码:Ａ　 　 　 　 文章编号:１０００ ２０３０(２０１６)０１ ０１６６ ０９ Ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ￣ａｄａｐｔｉｖｅ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｃｔｏｒ ｒｏｂｏｔ ｄｒｉｖｅｒ′ｓ ｇｅａｒ ｓｈｉｆｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｒｍ １ １ꎬ２ １ １∗ １ １ ＣＨＥＮ Ｈａｏ ꎬＬＵ Ｗｅｉ ꎬＺＨＡＯ Ｘｉａｎｌｉｎ ꎬＷＡＮＧ Ｌｉｎｇ ꎬＺＨＡＮＧ Ｙｏｎｇｎｉａｎ ꎬＨＥ Ｘｉａｏｈａｎｇ (１Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ/ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｎＪｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅꎬ