挖掘机摩擦补偿控制器

正弦跟踪误差11.56 mm

基于精确摩擦模型的自适应控制器，消除了电液比例系统的爬行与平顶现象。

冯浩 · Xiaodan, Chang · Jinye, Jiang · 殷晨波 · Cao, Donghui · 李春彪 · Jiaxue, Xie

Expert Systems with Applications 2024

参数信息

最大跟踪误差

11.56 mm

最大辨识摩擦误差

1.70 kN

跟踪精度提升

43.38 %

最优解提升（相对 GA）

40.68 %

最优解提升（相对 PSO）

35.89 %

技术优势

辨识精度高一个量级

混合优化算法结合 GA 与 PSO 并引入三种改进，将最大辨识摩擦误差降到 1.70 kN，而 GA 为 3.69 kN、PSO 为 8.52 kN。

跟踪精度提升近半

与现有前馈补偿控制器相比，自适应控制器的控制精度提高 43.38%，最大跟踪误差仅 11.56 mm。

消除爬行和平顶

实验和仿真表明摩擦补偿控制器能有效抑制摩擦等扰动，从而消除爬行和平顶现象。

优化解质量更高

混合优化算法的最优解比 GA 提高 40.68%，比 PSO 提高 35.89%，证明其全局寻优能力更强。

应用场景

• 工程机械电液控制：直接替换现有 PID 或前馈补偿，提升电液系统轨迹精度与鲁棒性。
• 挖掘机自动化：用于挖掘机自动化作业，消除爬行和平顶，保证动作平稳。
• 重载机械臂控制：为重型机械臂提供摩擦补偿，提升重载下的跟踪能力。
• 具身智能执行机构：为智能执行机构提供高精度摩擦模型，支撑精细化控制。