基于轨迹预测和跟踪的捕捉液压控制系统研究

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1、2013年11月机床与液压NOV．2013第41卷第21期MACHINETOOL&HYDRAULICSV01．41No．21DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．21．031基于轨迹预测和跟踪的捕捉液压控制系统研究宋平翰，施光林，邱东苑(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240)摘要：对于具有随机特性的快速移动物体的捕捉是控制领域的一项难题。成功地完成捕捉必须在目标物发生机动前以最短的时间跟踪上目标物。鉴于基于液压技术的捕捉控制系统研究较少，以及液压缸在快速直线位置控制上的优势，通过电液比例方向

2、阀控制高速液压缸构建了一套捕捉液压控制系统；基于拟合预测的方法预测捕捉点目标位置，并将捕捉机构引导到该位置再进行轨迹跟踪，从而保证捕捉系统能快速跟踪上随机目标。相关的算法通过Simulink和AMESim的联合仿真得到了验证。关键词：电液比例控制；捕捉；轨迹预测；轨迹跟踪中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)21—111—4ResearchontheHydraulicControlSystemforCaptureBasedonTrajectoryPredictionandTrackingSONG

3、Pinghan，SHIGuanglin，QIUDongyuan(SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Catchingamovingobjectisdificultincontrolfiled．Successfulcapturedemandsfasttrackinminimumtimebeforetargetmanoeuvres．Givenadvantagesofhydrauliccylinderi

4、”positioncontro1．anovelelectro—hydraulicproportionalcontrolsystemwaspresentedforfastcapture，whichwasconstitutedofhydrauliccylinder，proportionalvalveanddisplacementtransducer．Basedonfittingprediction，targetpositionwaspredictedandcapturesystemwasnavigatedtothispositionto

5、trackthetarget．Thealgorithmisdemon·stratedthroughAMESimandSimulinkCO—simulation．Keywords：Electro—hydraulicproportionalcontrol；Capture；Trajectoryprediction；Tracking对于随机移动物体的捕捉一般分为3个阶段：的跟踪或者避障也应用了相关的理论。文中的研究(1)跟踪机构追赶上目标物，即实现位置上的逼近；有别于上述研究，主要致力于利用电液比例方向阀控(2)跟踪机构跟踪目标物运动轨迹，

6、当与目标物保制高速液压缸捕捉具有随机运动特性的目标物。持相对静止时，捕捉机构动作实现捕捉；(3)跟踪1捕捉实验系统设计机构带着目标物减速为零，并确保减速过程中不破坏用于捕捉实验的捕捉液压控制系统是一个带有动捕捉机构⋯。由于目标运动的随机性，对于随机移动作机构的高速液压缸。为了实现液压缸的快速运动，目标的捕捉不同于一般的同步跟踪。为了完成整个捕选用最小型号的单出杆液压缸。活塞直径25mm，活捉过程，跟踪机构需要完成轨迹预测、轨迹规划和轨塞杆直径18mm。液压缸行程1in，即在1in的距离迹跟踪等过程。对于随机移动目标捕捉的研究主要以内

7、必须完成追赶、捕捉和减速。选用6通径的电液集中在机器人的研究领域，例如棒球手带着手套抓比例方向阀控制液压缸的运动，该阀的最大流量为70L／min，响应时间小于10ms。以70L／min的最大球，、动态的抓取和放置、抛接球等。但是流量计算，液压缸的最大速度可以达到约2．4m／s。机器人对于随机移动目标的抓取由于机械臂的限制，整个捕捉液压控制系统的具体参数见表1。随机移动能够抓取的目标移动速度较低。另外，由于捕捉系统目标通过重物牵引下的滑块模拟。由于滑块在运动过是轨迹预测和轨迹跟踪等知识的融合，因此在其他领程中受到摩擦等因素的影响，运动

8、轨迹并不是匀加速域的一些研究也具有借鉴意义。导弹制导是要引导导运动，而是受随机干扰的加速运动。捕捉液压控制系弹到攻击目标附近。光电经纬仪需要跟踪随机目统的原理图见图1。标，并尽量保证目标处于靶心。智能小车对于目标收稿日期：2012—1