水下助推机器人液压驱动系统控制方法研究

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2、行的研究Ｘ作及取得的研究成果。据我所知，餘了文中特別加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包貪其他人已经发表或满与过的硏究成巧，也不包含为获得化子科技大学或典它教巧机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明備的说明井表示谢意。？？作者签名：考邸Ｂ期：Ｗ／年Ｊ巧Ｗ日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技火学巧义保留、使用学位论义的规定，有权保留并向凹家有关部ｎ或机构送交论文的复印件巧磁拙，允许论文被杳閒和借阅。本人授权化子科技大学

3、可臥将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、，采川影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密）的学＆论文在解密后应遵守此规定作巧签名；导师签名；Ｐ吁円姻：Ｖ／／年巧巧１：．１：＾分类号密级注1UDC学位论文水下助推机器人液压驱动系统控制方法研究（题名和副题名）曾端（作者姓名）指导教师陈敏副研究员电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2016.3.1论文答辩日期2016.05.20学位授予单位和日期电

4、子科技大学2016年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ControlofHydraulicDriveSystemofUnderwaterExoskeletonRobotAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:DuanZengSupervisor:MinChenSchool:SchoolofAeronautics&As

5、tronautics摘要摘要随着科技的进步，助力机器人在提高人类工作效率、增强人类运动能力和帮助患者恢复健康等方面起到了越来越重要的作用。本文研究的水下助推机器人是可穿戴助力机器人的典型应用。潜水者在水下的潜水速度和潜水距离受到人体机能的限制，水下助推机器人能够增强使用者的运动能力，帮助潜水者完成艰巨的水下任务。助力机器人合适的动力源是保证其能够正常工作的前提。目前，助力机器人的驱动系统主要有液压驱动、气动驱动和电机驱动。液压驱动具有结构紧凑、密闭性好、动力充足等优点，是目前被广泛使用的驱动方式，本文选择液压驱动作为

6、水下助推机器人的动力来源。针对液压驱动系统的控制方法研究是本文研究的主要内容。首先，本文通过对液压系统进行机理分析，推导了液压系统的三个基本方程，结合控制系统的相关传递函数，得到了液压系统的控制模型；其次，针对控制模型，本文设计了基于干扰观测器的PID控制算法，在提高系统的响应性能的同时，有效地抑制了参数波动和负载力波动带来的干扰；接着，对潜水者水下动作进行了分解，得到潜水时腿部关节的角度变化信息，根据关节角度信息与液压杆输出位移的关系，最终得到正常工作情况下液压驱动系统的输出曲线，以此作为控制算法的目标轨迹；然后，

7、本文设计了液压位置控制系统的软硬件设计。硬件设计方面，本课题以STM32F103VCT6单片机作为核心处理器，设计合适的处理器外围电路、电源电路、运算电路、数据采集模块和接口模块等，实现信号采集、数据处理和控制输出。软件设计方面，本课题设计了系统的初始化程序、伺服阀控制程序、电机控制程序和上位机程序等，实现系统初始化、液压平稳性控制和目标轨迹跟踪等；最后，使用实验样机进行了岸上实验和水下实验，通过分析系统的阶跃响应特性和轨迹跟踪效果，验证控制方法的有效性。关键词：水下助推机器人，液压驱动，干扰观测器，PID控制器AB

8、STRACTABSTRACTAstechnologyadvances,wearablerobotshasplayedanincreasinglyimportantroleinimprovinghuman’sefficiency,enhancinghuman’sexercisecapacityandhelpingpatientsregainhea