原文传递
液压凿岩台车钻孔定位系统技术研究
| 论文题名： | 液压凿岩台车钻孔定位系统技术研究 |
| 关键词： | 隧道开挖;液压凿岩台车;钻孔定位;孔序规划;钻臂运动学;钻臂控制 |
| 摘要： | 凿岩台车作为隧道开挖过程中的关键凿岩设备，使用该设备能够极大地改善工人的工作环境，并且能够提高凿岩的效率，但同时也存在着钻臂定位不准确以及如何使钻臂平稳且快速地移动等问题，因此，本论文对其展开研究与讨论，主要包括钻臂运动学研究、孔序规划研究以及钻臂控制系统研究三部分，具体工作如下： （1）钻臂运动学研究中，首先，利用DH建模方法建立其正运动学方程，得到钻臂末端位置与各个关节变量之间的变换关系；然后，借助BP神经网络求取逆解，得到钻臂各个关节变量的预测结果值，进一步通过正运动学方程检验定位的误差大小；最后，通过蒙特卡洛方法并借助MATLAB软件计算出钻臂所覆盖的有效工作空间并给出可视化结果图。 （2）孔序规划研究中，首先，对炮孔的类型以及设计原则进行了分析与讨论，设计了36孔位的炮孔坐标图；然后，确定其孔序优化目标函数并借助蚁群智能优化算法进行孔序规划，同时对蚁群算法中的挥发因子?与启发函数?的计算方法进行了相应的改进；最后，通过对比使用优化算法与未使用优化算法时钻臂的移动距离大小，实验结果表明，使用优化算法能够减少钻臂的移动距离，同时也可以看出，改进后的蚁群算法的性能在一定程度上得到了改善，主要表现在两个方面，其一为钻臂移动距离变短；其二为迭代次数降低。 （3）控制系统研究中，主要进行了控制系统的总体框架设计、软硬件设计、界面显示设计以及控制算法设计；在位置控制算法设计部分，详细研究了常规PID与模糊PID控制器的控制原理及实现过程，并搭建常规PID与模糊PID的Simulink仿真实验。实验数据显示，模糊PID控制在动态响应能力上具有更好的控制效果。 最后，对所研究内容进行实验验证，包括钻孔定位实验、孔序规划实验以及位置控制实验。实验结果表明，各部分满足预期目标。所研究的改进后的蚁群算法实现孔序规划，在一定程度上节省了钻臂移动的距离，提高了算法的优化性能；同时，将模糊PID控制算法应用到凿岩台车多关节钻臂位置控制中，取得了较好的控制效果。 |
| 作者： | 魏秀 |
| 专业： | 电子信息 |
| 导师： | 韦宏利;王景伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
