外文翻譯-- 五分之一號規(guī)格自動挖掘機(jī)的線性非線性和經(jīng)典的控制器 中文版.doc

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯中文題目：1/5號規(guī)格自動挖掘機(jī)的線性、非線性和經(jīng)典的控制器英文題目：Linear,NonlinearandClassicalControlofa1/5thScaleAutomatedExcavator畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯11/5號規(guī)格自動挖掘機(jī)的線性、非線性和經(jīng)典的控制器摘要：這篇論文是研究機(jī)械手各種控制系統(tǒng)的論文，介紹了一種自動操作器的規(guī)格模式。機(jī)器人臂膀已經(jīng)在蘭開斯特大學(xué)機(jī)械研究教學(xué)里得到發(fā)展。論文考慮了經(jīng)典和現(xiàn)代兩種方法的應(yīng)用，包括：由傳統(tǒng)Ziegler-Nichol規(guī)則控制的比例積分(PI)控制；線性比例積分正(PIP)控制,它可以理解為對傳統(tǒng)PI方法的合理擴(kuò)展；還有一個建立在一半線性模式結(jié)構(gòu)上的新型非線性PIP設(shè)計(jì)，其中參數(shù)作為一個變量改變的函數(shù)而變化.論文考慮到了在文章中必需的在設(shè)計(jì)和執(zhí)行的復(fù)雜性間的平衡，還有為提高閉環(huán)性的潛力。1.介紹建筑是對于許多工業(yè)部門的主要經(jīng)濟(jì)上的意義。激烈的競爭，熟練勞力的不足和科技的進(jìn)步都是落后于建筑業(yè)快速變化的主要力量，也是自動化的一個動機(jī)1?；诓僮魃系耐诰驒C(jī)的例子包括一般的運(yùn)土、挖掘和打板樁。一個小的規(guī)模，挖掘和打樁結(jié)構(gòu)正需要發(fā)展并限制挖掘機(jī)。全自動化或部分自動化能夠提供諸多好處，它可以降低對操作員技術(shù)的依靠性，而且會降低操作員的勞動負(fù)荷，這兩者都可能會在連續(xù)性和質(zhì)量的提高上作出不小的貢獻(xiàn)。然而，對于開發(fā)者們一直持續(xù)的絆腳石就是在自動控制下如何作到足夠快地運(yùn)作。這里，一個主要研究問題是去獲得在熟練人工操作員提高的基礎(chǔ)上的電腦控制反應(yīng)時間。這就為設(shè)計(jì)者提供了一個極大的挑戰(zhàn)，研究者們正在選擇使用眾多方法的一個很寬的范圍；可見例子2，3，4。此論文考慮到了一個實(shí)驗(yàn)機(jī)械手，是更廣泛知名的蘭開斯特大學(xué)計(jì)算機(jī)智能挖掘機(jī)（LUCIE）的1/5規(guī)格的代表，而它已經(jīng)發(fā)展為建筑地4，5上作為挖掘工具。不管它的小規(guī)格和輕重量，1/5模式與LUCIE擁有相似的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)上的道具，因此也為新控制策略的發(fā)展提供了一個富有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)床。在這點(diǎn)上，本論文提出了經(jīng)典和現(xiàn)代兩種方法，包括：由傳統(tǒng)Ziegler-Nichol規(guī)則畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯2控制的比例積分(PI)控制；線性比例積分正(PIP)控制,它可以理解為對傳統(tǒng)PI方法6，7的合理擴(kuò)展；還有一個建立在一半線性模式結(jié)構(gòu)上的新型非線性PIP設(shè)計(jì)，其中參數(shù)作為一個變量改變的函數(shù)而變化8。對這個研究更進(jìn)一步，文章簡要地介紹了機(jī)械手的應(yīng)用，作為一個工具用于在蘭開斯特大學(xué)有關(guān)機(jī)械的學(xué)習(xí)和教育。實(shí)際上，實(shí)驗(yàn)室指示者為大學(xué)生和研究生都提供了眾多的學(xué)習(xí)機(jī)會和單獨(dú)的研究方案。完善挖掘系統(tǒng)的發(fā)展需要對技術(shù)領(lǐng)域有一個完備的知識認(rèn)識，包括傳感器、激發(fā)器、計(jì)算機(jī)硬件、電子學(xué)、水力學(xué)、機(jī)械學(xué)和智能控制。這里，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要一個有關(guān)決定適當(dāng)末端受動器軌線的高級規(guī)則的分等級方法，以致挖掘一個指定尺寸的溝渠。在實(shí)踐中，控制器也應(yīng)該包括安全模數(shù)和在土壤中處理障礙物的工具4。最后，高級的運(yùn)算法則外加每個聯(lián)接點(diǎn)的適當(dāng)?shù)图壙刂?，是?dāng)前論文的著重點(diǎn)。2.硬件機(jī)械手與LUCIE4，5有一個相似的排列，除了用于采沙坑的挖掘和工作臺的實(shí)驗(yàn)室1/5規(guī)格模式。與圖1.所示的一樣，臂由四個聯(lián)接點(diǎn)構(gòu)成，包括箍用角條、俯角條、回轉(zhuǎn)角和鏟角。它們中的三個是由水壓汽缸開動，而只有回轉(zhuǎn)鏈接是基于一個與簡約變速器有關(guān)的水壓旋轉(zhuǎn)激勵器：詳細(xì)資料見9。聯(lián)接器的速度由實(shí)用電壓信號手段控制。因此，整個鉆探設(shè)備已經(jīng)由多重輸入輸出異步實(shí)時控制系統(tǒng)支持，它考慮到了通過在寫入TurboC+中密碼有標(biāo)準(zhǔn)組件的多重任務(wù)處理的程序。計(jì)算機(jī)硬件有一個96MBRAM的AMDK6/PR2-166MHz的個人電腦。聯(lián)接角直接由與每一個聯(lián)接樞軸同中心的裝備旋轉(zhuǎn)分壓計(jì)測量。每一個分壓器的輸出信號同地面線路來傳輸，伴隨有由于環(huán)境電子噪聲造成的最小信號畸變。畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯3圖1：顯示有四個控制聯(lián)接的實(shí)驗(yàn)挖掘機(jī)原理圖這些信號發(fā)送給高級線性儀器中有在促進(jìn)A/D轉(zhuǎn)換的訓(xùn)練卡里的放大器中。這里，輸入信號的范圍在訓(xùn)練之后就不會超過5V。這個A/D轉(zhuǎn)換器是一個高性能的16通道多元的連續(xù)近似值轉(zhuǎn)換器，具有在小于25ms12位轉(zhuǎn)換的能力。目前僅有八個可利用的通道在被使用。因此將來，合并另外的傳感器進(jìn)入系統(tǒng)將不成問題；例如一個探測障礙物的照相機(jī)，可以作為高級控制系統(tǒng)的一部分，或者壓力傳感器。電子管標(biāo)度實(shí)際上提供了一個有意義的輸入值的臂聯(lián)接。這個標(biāo)度是基于滿足輸入要求的每一個聯(lián)接的正常輸入電壓，范圍是從最高可能向下速度的-1000到對于每一個聯(lián)接的最高可能向上速度的+1000。這里，零的輸入要求對應(yīng)于無運(yùn)動。注明，沒有這種電子管標(biāo)度，臂會由于每一個聯(lián)接運(yùn)載的載荷而逐漸松馳下去。在開環(huán)模式中，臂是用手驅(qū)動去挖掘溝渠的，操作員運(yùn)用兩個相似的操作桿，每個都有兩個自由度。第一個操作桿被用作去驅(qū)動箍用角鏈接和回轉(zhuǎn)鏈接而另一個用做移