资源描述：
《气动人工肌肉关节的自抗扰控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、气动人工肌肉关节的自抗扰控制第33卷第4期2011年7月机器人ROBOT,,01.33.No.4Ju1..2011DoI:10.3724/SP.J.1218.20l1.00461气动人工肌肉关节的自抗扰控制刘昊,王涛,范伟1,赵彤2,王军政1(1.-It~,理工大学,北京100081;2.SMC(中国)有限公司,北京100176)摘要:气动人工肌肉关节系统是一个强非线性时变自平衡2阶系统,鉴于传统控制方法难以克服控制精度,调节速度和稳定性之间的矛盾,设计了一种2阶自抗扰控制器.采用3阶扩张状态观测器实时估计未建模型部分及外界扰动,对系统进行线性补偿,并利用非线性反馈机制提高控制
2、效率,在保证稳定性的前提下,提高调节速度和控制精度,使得系统的稳态精度小于0.1.,跟踪精度小于0.5..试验证明,即使在系统模型部分已知或未知的情况下,系统采用自抗扰控制仍然可以使控制效果达到令人满意的程度.关键词:气动人工肌肉;动力学模型;非线性;自抗扰控制中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1002—0446(2011)一04—0461—06ActiveDisturbanceRejectionControlfortheJointDrivenbyPMAsLIUHao,WANGTao,FANWei,ZHAOTong,WANGJunzheng(1.BeijingIns
3、tituteofTechnology,Beijing100081,China;2.SMC(China)Companylimited,Beijing100176,China)Abstract:111esystemofajointdrivenbyPMAs(pneumaticmuscleactuators)isastrongnonlineartime—varyingself-balancedsecond—ordersystem.Traditionalcontrolmethodsaredifficulttoovercolnetheconflictbetweenthecontrolacc
4、uracy,theregulatingspeedandthestability.Asecond—orderactivedisturbancerejectioncontrol(ADRC)isdesigned,inwhichathird—orderESO(extendedstatesobserver)isadoptedtOestimatethenon—modelingpartandexternaldisturbanceinrealtimeandtomakethelinearcompensationforsystem.Meanwhile.thecontrolefficiencyisi
5、mprovedbyanonlinearfeedback.Onthepremiseofensuringthestability,theadjustingspeedandcontrolaccuracyisenhanced.Thesystem'Ssteady—stateaccuracyislessthan0.1.andthetrackingaccuracyisleSSthan0..Eveninthecaseoftheunknownorpartlyknownsystemmode1.thesystemusingADRCcanstillachieveasatisfactorycontrol
6、result.Keywords:PMA(pneumaticmuscleactuator);dynamicmodel;nonlinear;ADRC(activedisturbancerejectioncontro1)1引言(Introduction)气动人工肌肉(PMA)是一种仿生驱动器,其收缩率大约在25%～30%之问,与人类肌肉相似,具有重量轻,输出力大以及柔顺性好等特点,多用于仿生机器人的关节驱动【lJ.气动人工肌肉的种类繁多,但无论哪种类型的肌肉,它们在结构上都有一个共同的特点,那就是:具有一个封闭的弹性容腔,充气后膨胀,从而产生位移和力的输出,即橡胶管径向的膨胀力通过斜
7、拉的编织网纤维转化成为肌肉的轴向拉力.本文中讨论的是McKibben型气动人工肌肉,其结构简单,由内层橡胶管,外层编织网及两端的卡环构成.如同生物肌肉一样,气动人工肌肉是一种只提供单向收缩力的驱动器,因此需要一对耦合对拉的气动人工肌肉组成可双向运动的关节【2】.关于单根肌肉的位置控制,文[3—4】尝试了白组织模糊PID控制,基于CMAC(小脑模型关节控制器)的变结构控制,位置精度达到0.3mil1.关于气动人工肌肉对拉关节的控制方法的研究,文[5】采用基于混合灵敏度进行频率整形的H..控制,
