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Improved control of intelligent excavator using proportional-integral-plus gain scheduling

Journal of Central South University 2012年第2期19卷 384-392页

作者：顾军 D. SEWARD School of Mechanical and Electric Engineering Soochow University Engineering Department Lancaster University

Consider the design and implementation of an electro-hydraulic control system for a robotic excavator, namely the Lancaster University computerized and intelligent excavator (LUCIE). The excavator was developed to autonomously dig trenches without human intervention. One stumbling block is the achievement of adequate, accurate, quick and smooth movement under automatic control, which is difficult for traditional control algorithm, e.g. PI/PID. A gain scheduling design, based on the true digital proportional-integral-plus (PIP) control methodology, was utilized to regulate the nonlinear joint dynamics. Simulation and initial field tests both demonstrated the feasibility and robustness of proposed technique to the uncertainties of parameters, time delay and load disturbances, with the excavator arm directed along specified trajectories in a smooth, fast and accurate manner. The tracking error magnitudes for oblique straight line and horizontal straight line are less than 20 mm and 50 mm, respectively, while the velocity reaches 9 m/min.

关键词： robotic excavator gain scheduling control proportional-integral-plus robustness

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