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高空作业车是一种将工作人员举升到空中指定位置进行安装、维修作业的工程车辆,按臂架结构型式,分为伸缩臂式、折叠臂式和混合臂式三种。由于作业车臂架结构中轻质长臂杆的广泛使用,臂杆弹性形变的影响不容忽略。本文基于柔性多体动力学理论与拉格朗日方程,建立臂架系统的动力学模型,对高空作业车工作平台的轨迹控制问题进行了研究。为实现工作平台精确定位,消除运动过程中存在的振颤现象,对其控制方法展开相关研究。本文以折叠臂高空作业车为研究对象,结合江苏省科技成果转化专项基金项目“机器人化智能控制系列高空作业车研发及产业化”,依据柔性多体动力学理论,研究臂架系统的建模及其运动控制问题,对进一步提高高空作业车控制水平和智能化程度具有重要意义。
本文的主要工作及取得的成果如下:
一、对高空作业车的发展历程与国内外技术现状进行总结,介绍了柔性多体动力学系统的建模方法及其控制方法。考虑臂杆的弹性变形因素,基于柔性多体动力学理论并结合拉格朗日方程,建立折叠臂高空作业车臂架系统动力学模型。
二、提出用于实现高空作业车工作平台的轨迹跟踪控制以及振颤抑制的反演控制器设计方法,通过仿真实验验证了控制器的有效性。
三、将模型中的某些项视为未知部分,采用神经网络对其进行逼近,提出神经网络反演控制方法。仿真实验结果表明,在未建立精确模型的情况下,该方法即可实现工作平台运动轨迹的跟踪控制及其振颤抑制。
四、将自适应模糊滑模控制方法与神经网络滑模控制方法用于作业车工作平台的运动轨迹控制,这两种控制方法在模型中存在参数不确定以及外界干扰影响的情况下,可以有效实现工作平台运动轨迹的跟踪控制,同时消除其运动过程中存在的振颤。
最后,对下一步要进行的工作进行了展望。