基于状态规则的液压挖掘机虚拟驾驶员建模与仿真研究

为了生成挖掘机系统虚拟仿真平台驱动信号,开发一种基于状态规则的虚拟驾驶员模型.以中型液压挖掘机为平台对其作业过程进行测试分析,构建基于典型作业工况的挖掘机通用操作规则,结合操作经验及执行机构状态特征进行单作业循环任务点设置.建立工作装置线性时不变系统模型和回转机构线性参变模型,建立模型预测控制算法,进一步构建基于任务协调控制器和模型预测控制器的虚拟驾驶员模型,通过任务标识和对最优控制问题的迭代求解,实现执行机构的轨迹跟随.将开发的驾驶员模型与挖掘机系统模型集成进行仿真.研究结果表明:该模型可较好地反映挖掘机实际作业特征,可为挖掘机设计开发及自动化作业提供重要支撑.