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装载机智能减阻铲装机理及实现

张舒原  
【摘要】:在装载机铲装作业过程中铲斗的受力情况十分复杂,而操作者只能根据实时观察判断及工作经验进行操纵,因而实际效果与理想作业效率的差距较大。因此,寻求具有人工智能的装载机工作装置的自动控制技术对提高装载机生产效率是必要而迫切的。国内在智能铲装实用化方面的研究几乎处于空白。 本文研究目标是寻求可以高效、低耗地完成铲装过程的自动控制方法。通过对铲斗插入料堆过程中阻力变化规律的研究,提出了一种减阻插入的自动控制方法。该方法基于力柔顺控制原理,根据铲斗受力调节其运动,通过破坏密实核达到减阻目的。通过人机交互,能够针对不同的铲装对象及工作状况采取不同的控制策略和控制参数,还可以通过自学习或人工设定改进其控制参数。同时,以EPEC控制器为控制元件建立了基于CAN总线的控制系统,实现了上述的控制方法。在样机实验中对该方法进行了验证并与人工操作进行了比较分析。本文还对CAN总线通讯、自学习等其他智能化功能进行了研究。 实验表明,本文提出的装载机智能减阻铲装的方法可靠、有效,实现了设计之初的目标;通过与人工操作时的数据进行对比,发现智能铲装的控制效果达到熟练工人水平。 本研究真正实现了装载机铲装作业的自动化。而自学习、自动卸料等功能的加入则进一步提高了装载机的技术水平。


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