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http://www.guangzhouludengchechuzu.com/ 东莞路灯车出租, 南沙路灯车出租,番禺路灯车出租    路灯车的电液伺服驱动机械臂平台的实验验证方法?
新闻分类:行业资讯   作者:admin    发布于:2020-08-054    文字:【】【】【


        东莞路灯车出租, 南沙路灯车出租,番禺路灯车出租     路灯车的电液伺服驱动机械臂平台的实验验证方法?   依次对固定拓扑、切换拓扑、含有外负载扰动的多电液伺服执行器同步控制算法进行验证。由于该平台只含有两个电液伺服执行器,实验条件有限,因此,在算法验证部分只考虑两个电液伺服系统的同步控制问题。由于领导者仅是起到产生期望状态轨迹的作用,所以用理想模型替代是合理的,可以把领导者的运动状态当成期望指令,本文设计的同步控制算法的目标就是实现实际的两个电液伺服执行器能够在固定拓扑、切换拓扑、含有外负载扰动三种情况下跟随上领导者,实现和领导者位移、速度、压力状态同步。路灯车的电液伺服驱动机械臂平台的两个电液伺服执行器,每个电液伺服执行器由一个电液伺服阀和一个液压缸组成,它们可以同时驱动机械臂的肩关节和肘关节,实现机械臂的大臂和前臂的运动。为了表述方便,本文将其中驱动大臂的电液伺服执行器标记为节点node 1,驱动前臂的电液伺服执行器标记为节点node 2。领导者被标记为节点node 0。由于本文中路灯车的电液伺服驱动机械臂平台是电液位置伺服系统,主要是用来解决位置跟踪的问题,通过设计合理有效的控制器控制执行器运作,实现液压缸输出位移跟踪上期望指令。因此,本文在进行多电液伺服执行器同步控制算法验证时,只考虑位置输出,忽略液压缸运动速度和压力。本章目标是通过控制液压缸运动,保证液压缸输出位移与领导者输出位移即期望指令的及时和准确跟踪,实现两个电液伺服执行器的液压缸输出位移和领导者的位移实现同步。



        1固定拓扑下的同步控制算法, 通信拓扑图是不随时间改变的固定拓扑。领导者为节点node0,可以和节点node 1通信,node 1和node 2相互通信。因此,拉普拉斯矩阵L=1,−1;−1,1] ,领导连接矩阵0A=【1, 0; 0, 0],则0H=L+A=2,−1;−1,1],H矩阵的最小特征值min=0.382。其他控制器参数设置为 P =【0.35,−0.59,0.18;−0.59,1.07,−1.05;0.18,−1.05,7.96] , 0.02,=0.1。领导者模型的系统极点被设置为 Pole =【−38,−10,−2] ,与之对应的状态反馈向量为【 38, 10, 2]PK= −−−。领导者位置初始状态为01x=42 mm。另外两个电液伺服执行器node 1和node 2位置初始状态为11x=48 mm,21x=55 mm。领导者采用PID控制器保证电液伺服系统的位置输出跟随期望指令,其为轨迹30 sin(0.5 ) 25dx=t+,控制器参数为200, 50, 10。 两个电液伺服执行器和领导者的液压缸输出位移随时间的变化曲线,可以看出两个电液伺服执行器的输出位移能很快地收敛到领导者的输出位移附近。两个电液伺服执行器与领导者的输出位置误差曲线,同步误差在4mm左右。两个电液伺服执行器的电液伺服阀控制电压输入。 两个电液伺服执行器的输出位移能跟踪上领导者的输出位移,能实现同步,且误差在合理范围内。由于实验中有未知的外负载机械臂扰动,控制精度有待提高,需要考虑含有扰动观测器的同步控制算法。



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        2切换拓扑下的同步控制算法, 为了验证切换拓扑网络下同步控制算法的可行性,设计切换通信拓扑图。切换通信拓扑图包含1G、2G、3G
、4G四个拓扑图,其中拓扑图1G和2G的并图是连通图,拓扑图3G和4G的并图是连通图。领导者为节点node 0,驱动机械臂大臂和小臂的的电液伺服执行器分别为节点node 1、node 2。四个通信拓扑图按照12341G→G→G→G→G→的顺序进行切换,每个拓扑图0.01s切换一次,四个拓扑图各切换一次完成一个周期是0.04s。通信拓扑图的H矩阵分别为1H=【2,−1;−1,1],2H=【0, 0; 0,1],3H=【1,−1;−1,1],4H=【1, 0; 0,1],通过计算求解得到是min=0.382
。其他控制器参数设置为 P =【1.36,−0.34,−0.21;−0.34,0.72,−0.46;−0.21,−0.46,0.69], =0.05,=0.08。两个电液伺服执行器和领导者的液压缸输出位移随时间的变化曲线,可以看出两个电液伺服执行器的输出位移能很快地收敛到领导者输出位移附近。展示了两个电液伺服执行器与领导者的输出位置误差曲线,同步误差在5mm左右。两个电液伺服执行器的伺服阀控制电压输入。两个电液伺服执行器的输出位移能跟踪上领导者的输出位移,能实现同步,且误差在合理范围内。



            3含外负载扰动的同步控制算法, 含外负载扰动的通信拓扑图。领导者被标记为节点node 0,另外两个电液伺服系统分别被标记为节点node 1
,节点node 2。领导者node 0可以和节点node 2通信,node 1和node 2相互通信。因此,拉普拉斯矩阵 L =【1,−1;−1,1] ,领导连接矩阵0A=【0, 0; 0,1],则0
H=L+A=【1,−1;−1, 2],H矩阵的最小特征值min =0.382。其他控制器参数设置为 P =【0.53,−0.40,−0.10;−0.40,0.40,−0.27;−0.10,−0.27,1.7] 。两个电液伺服执行器node 1和node 2的扰动观测器参数设置为 Q =diag{50,50}, M =diag{2,2}, 15L=。




            描绘了电液伺服系统和领导者的液压缸位置随时间变化的轨迹。展示了领导者与电液伺服系统的同步误差曲线。两个电液伺服阀的控制电压输入曲线。两个电液伺服执行器的液压缸输出位移能很快地收敛到领导者的状态输出位移附近,且位移同步误差为4mm左右。含有扰动观测器的实验结果。描述的是电液伺服执行器的输出位移曲线。刻画了两个电液伺服执行器与领导者的同步误差随时间变化的轨迹。两个电液伺服执行器的液压缸输出位移能跟踪上领导者的输出位移,且位移同步误差为2mm左右。描述了大臂即node1的扰动及其估计误差,描述了小臂即node2的扰动及其估计,从图上可以看出,扰动估计值能较好的跟踪上实际扰动。在含有扰动观测器与不含扰动观测器间进行对比试验,从实验结果可以看出,含有扰动观测器的位移同步误差为2mm左右,而不含扰动观测器下的误差为4mm左右。由此说明,本文设计的扰动观测器一定程度上能够提高控制精度,减小同步误差。含扰动观测器的位移曲线从初始位置迅速收敛到领导者的位移状态轨迹,而不含扰动观测器的位移曲线响应稍慢,且曲线有很明显的抖动。由此说明扰动观测器作用下的执行器输出位移跟踪领导者位移的动态响应较好。在领导者位移达到正弦顶峰时,不含扰动观测器的位移曲线存在抖动,而含扰动观测器的位移曲线平滑性很好。所以本文设计的含有扰动观测器的同步控制算法能够使电液伺服执行器状态收敛到领导者状态附近,设计的扰动观测器后能提高控制精度,减小同步误差,且能加快动态响应,提高位移输出的平滑性。




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点击次数:87  更新时间:2020-08-05  【打印此页】  【关闭

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