徐国胜， 於祖庆， 陆念力， 吕广明

(哈尔滨工业大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

挖掘机自动控制一直是工程领域研究的热点。文献[1-4]采用滑模变结构或其与模糊逻辑、自适应理论的结合，调节挖掘机输入转矩，使关节转角跟踪规划值，仿真结果证明了算法有效性。挖掘机工作装置由单活塞杆液压缸驱动，相较于电机驱动的机械臂，由于液压缸系统的非线性，采用关节转矩作为输入，控制不直接且控制精度低，使关节转角实际轨迹与规划轨迹存在很大误差，进而使铲斗斗尖在工作空间不能有效跟踪规划路径。为此，文献[5]分析了某机械臂系统液压伺服驱动空间与关节空间关系，以关节转矩为纽带，建立输入伺服电流与输出关节转角间的数学模型，从而将控制器设计转移到伺服驱动空间。

针对液压伺服系统的控制，阻抗滑模控制[6]、高阶滑模控制[7]、非连续投射[8-9]、及其与滑模控制的结合[10]、反馈线性化滑模控制[11-13],被广泛应用并取得较好的仿真试验效果。然而上述控制方式需要采集活塞杆位移、速度或加速度，以及液压缸两腔压力信号，增加了控制成本。为降低传感器使用数量，观测器被引入至控制器的设计，用来对状态变量或干扰进行观测[14-19]。文献[14]基于投射法对干扰进行观测，文献[15]基于低通滤波对速度观测，文献[16]基于扩张观测器对状态变量及干扰观测，并采用反演法设计液压系统控制器。相较于上述观测器，高增益观测器能够对控制所需的所有状态信息进行有效估计，且设计更为简单，容易实现。……