| 摘要 | 第1-5页 |
| ABSTRACT | 第5-11页 |
| 第一章 绪论 | 第11-23页 |
| 1．1 引言 | 第11-12页 |
| 1．2 实现自动挖掘需要解决的问题 | 第12-15页 |
| 1．2．1 定位系统 | 第12页 |
| 1．2．2 导航和地形感知系统 | 第12页 |
| 1．2．3 挖掘规划系统 | 第12-13页 |
| 1．2．4 运动控制系统 | 第13页 |
| 1．2．5 通讯系统 | 第13页 |
| 1．2．6 挖掘机器人运动控制系统级别的划分 | 第13-14页 |
| 1．2．7 需要进一步解决的问题 | 第14-15页 |
| 1．3 国内外研究概况 | 第15-21页 |
| 1．3．1 国外在挖掘自动化方面的研究成果 | 第15-19页 |
| 1．3．2 国内在运动控制方面的研究成果 | 第19-21页 |
| 1．4 课题的来源和论文的主要内容 | 第21-22页 |
| 1．5 本章小结 | 第22-23页 |
| 第二章 实验挖掘机的机器人技术改造 | 第23-32页 |
| 2．1 SWE85液压挖掘机的系统组成及其主要工作循环 | 第23-24页 |
| 2．2 液压系统的电液比例改造 | 第24-28页 |
| 2．2．1 电控先导阀的选择 | 第25-26页 |
| 2．2．2 比例阀的工作原理及连接 | 第26-27页 |
| 2．2．3 改造完成后的液压系统 | 第27-28页 |
| 2．3 控制系统的硬件结构 | 第28-31页 |
| 2．3．1 微控制器单元 | 第29-30页 |
| 2．3．2 传感器的选用 | 第30-31页 |
| 2．4 本章小结 | 第31-32页 |
| 第三章 工作装置的运动学模型及其轨迹规划 | 第32-47页 |
| 3．1 机器人状态空间的描述 | 第32-33页 |
| 3．1．1 驱动机构空间 | 第32页 |
| 3．1．2 关节空间 | 第32-33页 |
| 3．1．3 位姿空间 | 第33页 |
| 3．1．4 检测空间 | 第33页 |
| 3．2 D-H坐标系和运动学基本方程 | 第33-34页 |
| 3．3 运动学方程 | 第34-42页 |
| 3．3．1 正向运动学方程 | 第36-39页 |
| 3．3．2 逆向运动学方程 | 第39-42页 |
| 3．4 轨迹规划 | 第42-46页 |
| 3．5 本章小结 | 第46-47页 |
| 第四章 工作装置在挖掘状态时的动力学模型 | 第47-61页 |
| 4．1 动力学模型的建立方法 | 第47-48页 |
| 4．2 动力学模型 | 第48-53页 |
| 4．2．1 求各工作臂连杆的速度和加速度 | 第48-49页 |
| 4．2．2 求刚体的惯性力和惯性力矩 | 第49页 |
| 4．2．3 刚体的动力学方程 | 第49-53页 |
| 4．3 参数估计 | 第53-55页 |
| 4．3．1 钟摆实验 | 第54页 |
| 4．3．2 软件建模 | 第54-55页 |
| 4．4 仿真实验 | 第55-60页 |
| 4．4．1 控制器设计 | 第55-59页 |
| 4．4．2 仿真结果 | 第59-60页 |
| 4．5 本章小结 | 第60-61页 |
| 第五章 电液驱动系统的数学模型及参数估计 | 第61-71页 |
| 5．1 LUDV负荷传感液压系统及其压力特性 | 第61-64页 |
| 5．1．1 系统的压力特性及其流量方程 | 第61-63页 |
| 5．1．2 流量压力检测实验 | 第63-64页 |
| 5．2 电液比例系统的数学模型 | 第64-69页 |
| 5．2．1 功率放大器 | 第64-65页 |
| 5．2．2 电液比例阀阀口流量方程 | 第65-66页 |
| 5．2．3 液压缸内油液的泄漏 | 第66-67页 |
| 5．2．4 油液的可压缩性 | 第67页 |
| 5．2．5 活塞杆的运动方程 | 第67-68页 |
| 5．2．6 电液比例系统的非线性状态空间模型 | 第68-69页 |
| 5．3 参数辨识 | 第69-70页 |
| 5．4 本章小结 | 第70-71页 |
| 第六章 基于模糊滑模控制的力和位置混合控制系统 | 第71-87页 |
| 6．1 滑模控制简述 | 第71-72页 |
| 6．2 模糊控制简述 | 第72-73页 |
| 6．3 模糊滑模控制理论研究与应用概况 | 第73-75页 |
| 6．3．1 模糊控制与滑模控制的相似性 | 第73-74页 |
| 6．3．2 模糊滑模控制 | 第74-75页 |
| 6．4 力和位置混合控制系统 | 第75-76页 |
| 6．5 模糊滑模力和位置混合控制器的设计 | 第76-81页 |
| 6．5．1 力跟踪的滑模控制器的设计及稳定判据 | 第76-78页 |
| 6．5．2 模糊滑模控制器的设计 | 第78-81页 |
| 6．6 摩擦力估计 | 第81-83页 |
| 6．7 位置跟踪控制 | 第83-84页 |
| 6．8 仿真实验研究 | 第84-86页 |
| 6．8．1 仿真系统的结构图 | 第84页 |
| 6．8．2 仿真实验结果 | 第84-86页 |
| 6．8 本章小结 | 第86-87页 |
| 第七章 挖掘机器人工作装置运动控制的实验研究 | 第87-103页 |
| 7．1 工作装置的运动控制要求 | 第87-88页 |
| 7．2 实验目的及内容 | 第88页 |
| 7．3 实验系统的硬件结构 | 第88-90页 |
| 7．4 实验系统的初始参数及标度变换的确定 | 第90-91页 |
| 7．4．1 初始参数的确定 | 第90-91页 |
| 7．4．2 关节角变量的标度变换 | 第91页 |
| 7．5 动臂液压缸的力跟踪控制实验 | 第91-92页 |
| 7．6 动臂液压缸的位置跟踪控制实验 | 第92-100页 |
| 7．6．1 摩擦力估计效果实验 | 第92-94页 |
| 7．6．2 频宽测试对比实验 | 第94-97页 |
| 7．6．3 阶跃响应对比实验 | 第97-99页 |
| 7．6．4 模糊滑模控制器的轨迹跟踪控制实验 | 第99-100页 |
| 7．7 铲斗的自动刨平控制实验 | 第100-102页 |
| 7．8 本章小结 | 第102-103页 |
| 第八章 总结与展望 | 第103-105页 |
| 8．1 总结 | 第103-104页 |
| 8．2 展望 | 第104-105页 |
| 参考文献 | 第105-111页 |
| 致谢 | 第111-112页 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 | 第112页 |