提升效率的液压挖掘机半自动控制模型与算法

本文档探讨的是"液压挖掘机的半自动控制系统"的开发和理论研究，由Hirokazu Araya和Masayuki Kagoshima两位作者在日本机械工程研究实验室Kobe Steel Ltd.完成。这项工作旨在解决液压挖掘机操作的复杂性和对熟练操作者的高技能要求。液压挖掘机因其多功能性和大型铰接式机器人特性，对操作者的技术要求较高，因为它们需要同时精准控制多个动作，如动臂、斗柄和铲斗的协同工作。 半自动控制系统的概念是通过让部分操作过程自动化来简化操作，例如，通过自动随动机构使得操作者只需控制一个主要手柄，其余动作由系统自动完成。这种设计旨在减轻驾驶员的负担，特别对于随着年龄增长而熟练度下降的操作者来说，具有重要意义。 文档的核心内容包括了液压挖掘机的精确数学模型构建，其中涉及到了控制算法的研发。作者提到，实现这种半自动控制的关键技术挑战是：一是确保控制系统采用普通控制阀，以便于实际应用；二是液压挖掘机需要具备动态特性补偿，以提高控制精度。作者们已经开发出一套控制算法并成功在真实设备上进行了验证，这套算法被用来设计出半自动控制系统的具体实施方案。 研究过程包括对液压挖掘机的深入分析，特别是其动力学特性和工作流程，以便设计出能够有效协调各部件运动的控制策略。这可能涉及到正反馈和前馈控制、非线性补偿、状态反馈以及增益调度等高级控制技术，以提升系统的稳定性和精度。 关键词如“施工机械”、“液压挖掘机”、“前馈控制”、“状态反馈”和“操作”强调了文章的重点领域，即针对液压挖掘机的操作优化和自动化控制技术的发展。 总结起来，本文提供了关于如何通过半自动控制系统简化液压挖掘机操作，提高工作效率和降低操作难度的详细介绍，这对于改善施工机械行业的操作员需求和提高整体效率具有实际价值。