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)路面時機(jī)器人機(jī)身姿態(tài)的調(diào)整等均是通過對機(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)用價值。
　　針對液壓四足機(jī)器人電液伺服作動器在擺動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)器人電液伺服作動器在擺動相、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)器人電液伺服作動器在支撐相的驅(qū)動力模型，研究直接進(jìn)行電液伺服作動器驅(qū)動力控制的限制因素，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系統(tǒng)性能的影響；基于上述補(bǔ)償環(huán)節(jié)，通過比例、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器的驅(qū)動力伺服精度。
　　針對僅在擺動相進(jìn)行關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角伺服的作動器，采用預(yù)報誤差法辨識出作動器模型參數(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)計作動器魯棒控制器并引入前饋?zhàn)钚】刂凭C合算法對作動器進(jìn)行相位補(bǔ)償，以提高擺動相關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角伺服精度。
　　針對在擺動相和支撐相均進(jìn)行關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角伺服的作動器，采用比例內(nèi)環(huán)控制器進(jìn)行作動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)器人單腿測試平臺系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，分別進(jìn)行液壓四