液壓四足機(jī)器人關(guān)節(jié)控制研究.pdf

1、液壓四足機(jī)器人具有承載力大、功率密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、越障能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適合運(yùn)行于野外復(fù)雜環(huán)境中。實(shí)現(xiàn)機(jī)器人以不同步態(tài)的穩(wěn)定運(yùn)行、外擾力下的自平衡以及運(yùn)行于非結(jié)構(gòu)路面時(shí)機(jī)器人機(jī)身姿態(tài)的調(diào)整等均是通過(guò)對(duì)機(jī)器人腿部各關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)的。機(jī)器人高精度的關(guān)節(jié)控制是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人穩(wěn)定運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。液壓四足機(jī)器人已有的研究成果多集中于機(jī)器人步態(tài)，對(duì)液壓四足機(jī)器人關(guān)節(jié)控制技術(shù)進(jìn)行深入研究，探索影響機(jī)器人關(guān)節(jié)控制精度的因素，研究提高關(guān)節(jié)控制精度的

2、控制策略不僅具有理論意義而且具有較高的實(shí)用價(jià)值。
　　針對(duì)液壓四足機(jī)器人電液伺服作動(dòng)器在擺動(dòng)相和支撐相的工況特點(diǎn)，應(yīng)用負(fù)載等效原則分別建立液壓四足機(jī)器人電液伺服作動(dòng)器在擺動(dòng)相、剛性支撐相和彈性支撐相的等效數(shù)學(xué)模型，研究影響電液伺服作動(dòng)器模型結(jié)構(gòu)和模型參數(shù)的因素，應(yīng)用AMESim仿真軟件建立液壓四足機(jī)器人在擺動(dòng)相和支撐相的單腿仿真模型，模擬不同工況下電液伺服作動(dòng)器的階躍響應(yīng)特性和位置跟蹤特性，為后續(xù)研究提供理論依據(jù)。
　　建立

3、液壓四足機(jī)器人電液伺服作動(dòng)器在支撐相的驅(qū)動(dòng)力模型，研究直接進(jìn)行電液伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)力控制的限制因素，采用伺服閥流量補(bǔ)償器和速度補(bǔ)償器消除電液伺服作動(dòng)器等效負(fù)載質(zhì)量、等效彈簧剛度、外干擾力等因素變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響；基于上述補(bǔ)償環(huán)節(jié)，通過(guò)比例、積分控制器構(gòu)成的內(nèi)環(huán)控制器和改進(jìn)最小控制綜合控制器組成的外環(huán)控制器的共同作用提高電液伺服作動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)力伺服精度。
　　針對(duì)僅在擺動(dòng)相進(jìn)行關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角伺服的作動(dòng)器，采用預(yù)報(bào)誤差法辨識(shí)出作動(dòng)器模型參數(shù)并

4、給出其模型誤差模型，基于結(jié)構(gòu)奇異值理論，設(shè)計(jì)作動(dòng)器魯棒控制器并引入前饋?zhàn)钚】刂凭C合算法對(duì)作動(dòng)器進(jìn)行相位補(bǔ)償，以提高擺動(dòng)相關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角伺服精度。
　　針對(duì)在擺動(dòng)相和支撐相均進(jìn)行關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角伺服的作動(dòng)器，采用比例內(nèi)環(huán)控制器進(jìn)行作動(dòng)器控制以使其在不同工況下均具有一定的魯棒性和抗外力干擾能力，在此基礎(chǔ)上，基于幅相控制理論對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行幅值和相位補(bǔ)償以獲得所需的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角伺服精度。
　　采用液壓四足機(jī)器人單腿測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，分別進(jìn)行液壓四