رویکرد طراحی سیستم مبتنی بر مدل را می توان در طراحی و توسعه بیل مکانیکی هپکو 912 مانند بیل مکانیکی اتوماتیک و بیل مکانیکی هیبریدی به کار برد.
مانند هر طراحی سیستم مبتنی بر مدل، روش معمول در توسعه کنترل کننده برای یک سیستم بیل مکانیکی پیشرفته، ابتدا استخراج مدل سیستم و سپس توسعه یک کنترل کننده بر اساس مدل است. بنابراین، استخراج مدل سیستم یک جزء حیاتی در توسعه یک بیل مکانیکی است.
در میان بسیاری از زیرسیستم‌ها و اجزای یک بیل مکانیکی، هدف این مقاله ارائه مروری بر توسعه اخیر مدل‌های سیستم برای دستکاری‌کننده‌های بیل مکانیکی است.
یک دستکاری بیل مکانیکی از پیوندهای مکانیکی با عملکرد سینماتیکی و یک سیستم هیدرولیک تشکیل شده است. دو رویکرد اصلی در مدل‌سازی سیستم‌های مکانیکی و هیدرولیکی وجود دارد: مدل‌سازی ریاضی و مدل‌سازی شبیه‌سازی با استفاده از ابزارهای نرم‌افزاری تجاری موجود.
این مقاله با مروری بر مدل‌سازی سینماتیک و دینامیکی پیوند مکانیکی آغاز می‌شود و سپس، رویکردهای مدل‌سازی مختلف در سیستم‌های هیدرولیک ارائه می‌شود.
در هر بررسی مدل سازی سیستم، ابتدا مدل های ریاضی ارائه می شود و سپس مدل های شبیه سازی دنبال می شود. معادلات سینماتیک حرکت یک بیل مکانیکی را بدون در نظر گرفتن نیروهای محرکه و گشتاور توصیف می کنند.
در رویکردهای مرسوم برای تحلیل سینماتیک، ابتدا ابعاد هندسی اجزای سیستم تعریف می شود. اگرچه بوم، بازو و سطل واقعی در یک دستکاری‌کننده شکل نامنظم دارند.
برای سادگی تحلیل، آنها را پیوندهای مستقیمی فرض می‌کنیم که طول آنها با فاصله بین دو اتصال مشخص می‌شود.
هر پیوند دارای سیستم مختصات دکارتی خود است که با پیوند حرکت می کند. به منظور رسیدگی به تبدیل مختصات بین دو سیستم مختصات دکارتی، قرارداد Denavit-Hartenberg (D-H) در بیشتر تحقیقات به کار می رود.
قرارداد D-H ابتدا توسط وها و اسکیبنیفسکی برای تحلیل سینماتیک یک مدل بیل مکانیکی پذیرفته شد و سپس توسط کویو و همکاران توسعه یافت.
بر اساس کنوانسیون D-H، محور سیستم مختصات محلی برای هر پیوند در جهت چرخش یک مفصل چرخشی انتخاب می‌شود و محور محور قرار می‌گیرد تا مفصل دیگر را در همان پیوند قرار دهد.
سپس جهت محور طبق قانون سمت راست تعریف می شود. در نهایت، یک سیستم مختصات دکارتی ثابت به کابین بیل مکانیکی اختصاص داده می شود تا به عنوان سیستم مختصات جهانی استفاده شود.
