柔索驱动拣矸机器人分拣轨迹跟踪控制研究

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 51; no. 10; pp. 280 - 290
• Main Authors: 刘鹏, 龚莉, 马宏伟, 曹现刚, 张旭辉, 乔心州, 夏晶
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西安科技大学 陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室,陕西西安 710054 01.10.2023; 西安电子科技大学 "电子装备结构设计"教育部重点实验室,陕西西安 710000%西安科技大学 陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室,陕西西安 710054
• Subjects: tracking control; separation of coals and gangues; 跟踪控制; 稳定性; cable-driven parallel robots; 柔索驱动并联机器人; 煤矸分拣; stability
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1898

TD713; 柔索驱动并联机器人具有运动速度快、工作空间大以及动态承载能力强等优点而被用于煤矸石的快速精准分拣.然而,由于柔索的柔性和单向受力特性,在运动过程中柔索必须时刻保持张紧,使得柔索驱动拣矸机器人的精准分拣控制面临着巨大挑战.同时,拣矸置矸过程所导致的动态冲击和动力学参数的不确定、以及外界干扰等因素势必会影响拣矸机器人末端抓斗的运动精度,甚至导致目标矸石的抓取工作失败.因此,提出了一种能够保障拣矸机器人末端抓斗运动精度的鲁棒自适应模糊控制策略,以克服拣矸置矸过程所产生的动力学参数扰动和外界干扰等因素的影响.基于Lyapunov稳定性理论,证明了所提控制策略的稳定性.并通过空间螺旋轨迹和实用的分拣轨迹对所提出控制策略的控制效果进行了仿真分析.结果表明:末端抓斗对预定运动轨迹的跟踪效果良好,最大位置跟踪误差和均方根误差分别为 2×10-2 m和 8.9867×10-4 m;柔索驱动力光滑连续且满足柔索驱动力约束条件.证明了文中鲁棒自适应模糊控制策略对柔索驱动拣矸机器人轨迹跟踪控制有效且可靠.研究能够为柔索驱动拣矸机器人的进一步应用奠定良好的理论基础.