关键词：矿山;洒水;机械臂;路径跟踪;预测控制
摘 要：矿区除尘是矿山生产作业过程中的一项重要工作，目前已出现了一些自动化的矿区洒水除尘技术，但加注机械臂的路径跟踪控制等自动化技术仍不完善，导致难以实现全流程的矿区除尘洒水装备自动化作业。为实现加注机械臂的路径跟踪控制，通过建立加注机械臂运动学模型、设计路径跟踪优化目标函数、分析系统约束条件，提出了基于非线性模型预测控制（Nonlinear model predictive control， NMPC）矿区洒水车自动加注机械臂路径跟踪控制方法，并通过MATLAB进行了仿真测试，与传统的逆运动学控制方法进行了比较。结果表明：提出的NMPC路径跟踪控制器具有较高的精确性和实时性，在所有的仿真结果中，NMPC控制器位移误差幅值不超过0.012 1 m，在每个控制周期内的解算时间不超过0.0087s。在相同的工况下，NMPC控制器可以相对逆运动学控制器将位移误差幅值减小至少0.077 9 m，减小幅度可达89.85%。此外，NMPC控制器生成的控制变量的增量均在系统约束范围内，而逆运动学控制器生成的控制变量的增量会超出系统约束范围。
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