Лінійний регулятор для забезпечення руху колісного навантажувача заданою траєкторією

Анотація

Постановка проблеми. Малогабаритні фронтальні навантажувачі з бортовим поворотом є універсальними машинами, що широко застосовуються в різних галузях промисловості. Проте помилки оператора, який керує машиною вручну під час інтенсивного робочого циклу та в складних умовах навколишнього середовища, часто призводять до надмірного споживання палива, інтенсивного зношення шин, а також поломок машини. Крім того, фронтальні навантажувачі часто використовуються для ліквідації наслідків природних катаклізмів і техногенних катастроф, що підвищує небезпеку оператора. Автоматизація процесу керування навантажувачем дає змогу покращити ефективність та безпеку його роботи. Одним із напрямів автоматизації цієї машини є забезпечення її автономного руху за заданою траєкторією – від забою до місця розвантажування матеріалу та в зворотному напрямку. Мета роботи: підвищення ефективності та безпеки експлуатації фронтального навантажувача з бортовим поворотом за допомогою забезпечення точного відстеження траєкторії його руху. Методика. Для розроблення системи керування рухом фронтального навантажувача використано кінематичну модель, що бере до уваги особливість бортового повороту машини. Запропоновано двоконтурну систему керування, що містить упереджувальний контур і контур зворотного зв’язку. Упереджувальний контур використовує для розрахунку керуючих впливів задані швидкості та прискорення навантажувача, а в контурі зворотного зв’язку використано регулятор стану. Для налаштування регулятора впроваджено модальний метод синтезу. Результати. Розроблено систему керування з критичним демпфуванням. Результати моделювання в MATLAB продемонстрували, що запропонована система керування забезпечує рух навантажувача за заданою траєкторією із заданою швидкістю із незначною похибкою. Наукова новизна роботи полягає в подальшому розвитку сучасної теорії керування завдяки її застосуванню до нового об’єкта – малогабаритного фронтального навантажувача з боковою системою повороту. Практична значущість. Упровадження запропонованої системи керування дасть змогу підвищити продуктивність навантажувача, зменшити кількість аварійних ситуацій на будівельних майданчиках, а також знизити експлуатаційні витрати внаслідок забезпечення раціональних режимів руху та економії палива.