基于改进滑模控制的锚杆钻臂轨迹跟踪控制研究
陶磊1
马瑞芳2
王宏伟1
陈龙3
闫志蕊1
张之好2
王雪松4
1.太原理工大学机械工程学院,山西太原 030024;太原理工大学山西省煤矿智能装备工程研究中心,山西太原 030024;智能采矿装备技术全国重点实验室,山西太原 030032;新疆智能装备研究院,新疆阿克苏 8430002.太原理工大学机械工程学院,山西太原 030024;太原理工大学山西省煤矿智能装备工程研究中心,山西太原 0300243.太原理工大学机械工程学院,山西太原 0300244.智能采矿装备技术全国重点实验室,山西太原 030032;山西太重智能采矿装备技术有限公司,山西太原 030032
摘要：煤矿锚杆钻臂轨迹跟踪控制精度对支护作业效率和安全性具有重要影响.针对煤矿井下锚杆钻臂液压系统非线性、时滞及参数时变特性导致的轨迹跟踪精度不足问题,提出了一种基于迭代学习补偿的滑模自抗扰控制(ILC-SMADRC)算法.基于D-H参数法建立了锚杆钻臂六自由度运动学模型,并采用五次多项式插值规划平滑轨迹;设计了高阶扩张状态观测器(ESO),实现系统状态及扰动的精确估计;提出基于瑞利分布函数与tanh函数构造的新型滑模趋近律,以有效抑制高频抖振;结合迭代学习补偿提高轨迹跟踪精度和鲁棒性,通过李雅普诺夫准则证明系统的稳定性.仿真结果表明,与传统PID和滑模控制(SMC)方法相比,ILC-SMADRC算法的时间乘绝对误差积分分别降低83.5％和59.2％,其中关节6跟踪误差较SMC降低96.8％,显著提升了锚杆钻臂在井下复杂工况下的运动控制精度与稳定性.
关键词：锚杆钻臂轨迹跟踪控制迭代学习补偿滑模自抗扰控制高阶扩张状态观测器滑模趋近律
分类号：TD421(矿山机械)
资助基金：山西省重点研发计划项目(202102100401015)智能采矿装备技术全国重点实验室自主研究课题(ZNCK20240108)智能采矿装备技术全国重点实验室自主研究课题(202404010911004Z)智能采矿装备技术全国重点实验室自主研究课题(ZNCK20240109)智能采矿装备技术全国重点实验室自主研究课题(202404010911005Z)新疆智能装备研究院资助项目(XJYJY2024002)
论文发表日期：2025-12-31
在线出版日期：2026-01-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 125-133,141 )
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