[发明专利]挖掘机工作轨迹控制方法和系统

说明书

本发明提供了一种挖掘机工作轨迹控制方法和系统，应用于挖掘机控制系统，包括：获取挖掘机中目标部件的初始倾斜角度；目标部件包括以下至少之一：动臂，斗杆和铲斗；获取目标部件的目标倾斜角度；目标倾斜角度为挖掘机沿着预设工作轨迹动作之后目标部件的倾斜角度；基于初始倾斜角度和目标倾斜角度构建滑模变结构控制器；通过滑模变结构控制器输出的控制信号控制目标部件的倾斜角度，以通过控制目标部件的倾斜角度来控制挖掘机的工作轨迹。本发明缓解了现有技术中存在的参数调整费时复杂，无法保证良好的动态控制品质的技术问题。

技术领域

本发明涉及挖掘机自动控制技术领域，尤其是涉及一种挖掘机工作轨迹控制方法和系统。

背景技术

为了提高挖掘机自动工作效率，根据工作需要设定挖掘机工作轨迹，使挖掘机工作装置高精度追踪参考工作轨迹，现有技术多采用传统比例积分微分(proportional-integral-derivative，简称PID)控制算法，但是该控制算法存在着参数调整费时复杂，无法保证良好的动态控制品质的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种挖掘机工作轨迹控制方法和系统，以缓解了现有技术中存在的参数调整费时复杂，无法保证良好的动态控制品质的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种挖掘机工作轨迹控制方法，应用于挖掘机控制系统，包括：获取挖掘机中目标部件的初始倾斜角度；所述目标部件包括以下至少之一：动臂，斗杆和铲斗；获取所述目标部件的目标倾斜角度；所述目标倾斜角度为所述挖掘机沿着预设工作轨迹动作之后所述目标部件的倾斜角度；基于所述初始倾斜角度和所述目标倾斜角度构建滑模变结构控制器；通过所述滑模变结构控制器输出的控制信号控制所述目标部件的倾斜角度，以通过控制所述目标部件的倾斜角度来控制所述挖掘机的工作轨迹。

进一步地，获取挖掘机中目标部件的初始倾斜角度，包括：通过预先设置在所述目标部件上的倾角传感器获取所述目标部件的初始倾斜角度。

进一步地，获取所述目标部件的目标倾斜角度，包括：获取所述目标部件的尺寸信息；基于所述初始倾斜角度和所述尺寸信息建立所述目标部件的第一控制模型；获取所述挖掘机的预设工作轨迹；基于所述预设工作轨迹控制所述第一控制模型，以使所述第一控制模型沿着所述预设工作轨迹动作，并将动作之后的第一控制模型确定为第二控制模型；获取所述第二控制模型上目标部件的倾斜角度，得到目标倾斜角度。

进一步地，基于所述初始倾斜角度和所述目标倾斜角度构建滑模变结构控制器，包括：基于所述初始倾斜角度和所述目标倾斜角度确定追踪误差；所述追踪误差为所述初始倾斜角度和所述目标倾斜角度的差值；基于所述追踪误差构建滑模变结构控制器。

进一步地，所述滑模变结构控制器的趋近律为等速趋近律，所述滑模变结构控制器中所用滑模面为比例微分滑模面。

进一步地，通过所述滑模变结构控制器输出的控制信号控制所述目标部件的倾斜角度，包括：获取所述滑模变结构控制器输出的控制信号；所述控制信号包括以下至少之一：电磁阀电流，控制泵流量；基于所述控制信号控制所述目标部件的电磁阀的电流，和/或，所述目标部件的控制泵的流量，以通过控制所述电流和/或所述流量来控制所述目标部件的倾斜角度。

第二方面，本发明实施例还提供了一种挖掘机工作轨迹控制系统，应用于挖掘机控制系统，包括：第一获取模块，第二获取模块，构建模块和控制模块，其中，所述第一获取模块，用于获取挖掘机中目标部件的初始倾斜角度；所述目标部件包括以下至少之一：动臂，斗杆和铲斗；所述第二获取模块，用于获取所述目标部件的目标倾斜角度；所述目标倾斜角度为所述挖掘机沿着预设工作轨迹动作之后所述目标部件的倾斜角度；所述构建模块，用于基于所述初始倾斜角度和所述目标倾斜角度构建滑模变结构控制器；所述控制模块，用于通过所述滑模变结构控制器输出的控制信号控制所述目标部件的倾斜角度，以通过控制所述目标部件的倾斜角度来控制所述挖掘机的工作轨迹。