机床与液压

作者：张凯戈，刘延俊，薛钢，石振杰，殷颂

单位：山东大学机械工程学院;山东大学，高效洁净机械制造教育部重点实验室；山东大学机械工程学院;山东大学，高效洁净机械制造教育部重点实验室;山东大学海洋研究院；山东大学机械工程学院;山东大学，高效洁净机械制造教育部重点实验室;山东大学海洋研究院;重庆大学，高端装备机械传动全国重点实验室；山东大学机械工程学院;山东大学，高效洁净机械制造教育部重点实验室；山东大学机械工程学院;山东大学，高效洁净机械制造教育部重点实验室

关键词：铁钻工;柔顺控制;机电液联合仿真;轨迹规划;阻抗控制;PID控制器

基金：国家自然科学基金青年科学基金项目（52001186）；国家自然基金基础科学中心项目（42188102）；机械传动国家重点实验室开放课题（SKLMT-KFKT-202214）

铁钻工在运行过程中存在较大的负载扰动，且特定工况下需要实现力控制，控制精度达不到期望要求，容易造成管道损坏。对此，采用阻抗控制方法控制铁钻工的运动，研究液压缸的位移与力跟踪性能。通过建立铁钻工机构运动简图，并利用解析法求得正逆运动学方程。为了提高运动轨迹柔顺性，采用五次多项式插值方法对铁钻工进行运动轨迹规划。设计阻抗控制方法，内环通过PID控制器进行位置控制，外环控制力。通过AMESim和Simulink分别建立铁钻工动力学模型、液压系统模型及阻抗控制模型，通过联合仿真模拟铁钻工运行过程。结果表明：铁钻工在未与环境接触工况下及环境接触工况下均具有良好的位置控制精度，与不采用阻抗控制器相比力跟踪精度提高了42.4%。

来源：2024年第19期

《机床与液压》期刊编辑部

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