鲁迪 潘登

摘要：以Ziegler—Nichols自整定PID控制方法为理论基础，提出一种新型的预定路径自动行走控制方法。该方法以履带式液压马达为研究对象建立数学模型，对集矿车左右履带进行分开控制，并通过Simulink进行模拟仿真，结果证明该方式响应迅速，达到控制精度要求。

关键词：自整定;行走控制;预定路径

1概述

大洋采矿系统主要分为水面监控系统以及水下采矿系统两部分，水下采矿系统最主要的部分就是集矿机，集矿机的工作环境多为5000～6000米的深海底。由于海底地形地貌复杂，沉积物极多，集矿机除了要适应诸多恶劣的环境外，还要能准确地判断矿区位置并顺利完成采矿过程的复杂工序，首先必须严格控制集矿机的行走路径。行走过程一旦偏离轨迹，在茫茫的深海底，极难寻找。Ziegler—Nichols是一种基于频域设计PID的控制器方法，该方法一定程度上能够较好辨识出模糊的控制对象，从而回避了精确的系统建模，比常规PID控制有更多的可适应场合。本文利用Simulink对履带式液压马达进行建模并进行仿真试验，结果证明该方式响应迅速，达到控制精度要求。

2履带式集矿车自动行走模型

履带式集矿机的行走底盘由履带、液压马达、负重轮、支撑轮、履带架等组成。运动轨迹主要是通过调节左右履带的角速度来控制，控制模型框图如图1所示，图中VLi、VRi为左右履带检测速度，VL、VR为履带输出速度，α、V为履带的检测角度与速度。

履带式集矿车水平运动时，可近似为二维模型，其重心方向上的行走速度可近似为：