液压四足机器人关节控制研究
发布时间：2021-02-07 10:17
液压四足机器人具有承载力大、功率密度高、结构紧凑、体积小、越障能力强等特点,适合运行于野外复杂环境中。实现机器人以不同步态的稳定运行、外扰力下的自平衡以及运行于非结构路面时机器人机身姿态的调整等均是通过对机器人腿部各关节的协调控制实现的。机器人高精度的关节控制是实现机器人稳定运行的前提和基础。液压四足机器人已有的研究成果多集中于机器人步态,对液压四足机器人关节控制技术进行深入研究,探索影响机器人关节控制精度的因素,研究提高关节控制精度的控制策略不仅具有理论意义而且具有较高的实用价值。针对液压四足机器人电液伺服作动器在摆动相和支撑相的工况特点,应用负载等效原则分别建立液压四足机器人电液伺服作动器在摆动相、刚性支撑相和弹性支撑相的等效数学模型,研究影响电液伺服作动器模型结构和模型参数的因素,应用AMESim仿真软件建立液压四足机器人在摆动相和支撑相的单腿仿真模型,模拟不同工况下电液伺服作动器的阶跃响应特性和位置跟踪特性,为后续研究提供理论依据。建立液压四足机器人电液伺服作动器在支撑相的驱动力模型,研究直接进行电液伺服作动器驱动力控制的限制因素,采用伺服阀流量补偿器和速度补偿器消除电液伺服作...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
4Hz弹性支撑相关节转角响应特性;
- 103 -图 5-15 4Hz 弹性支撑相关节转角响应特性Fig.5-15 Joint response characteristics of elastic support phase of 4Hz由图 5-15 可知，PID 控制器可保证髋关节和膝关节幅值衰减小于10%，但髋关节和膝关节相位滞后较大且正反方向相位滞后亦不相同，髋关节正向相位滞后 57°，反向相位滞后 50°，膝关节正向相位滞后 50°，反向相位滞后 43°，各作动器在比例内环和自适应前馈控制器组成的复合控制策略控制下，可使髋关节和膝关节幅值衰减小于 10%，相位滞后小于 5°。综上分析可知，PID 控制可保证系统稳定运行，且能保证系统满足幅值衰减小于 10%，但相位滞后量较大，此现象随着激励信号频率的增大尤为
【参考文献】：
期刊论文
[1]BigDog四足机器人关键技术分析[J]. 丁良宏. 机械工程学报. 2015(07)
[2]基于最小控制综合算法的液压机器人作动器控制[J]. 邵俊鹏,孙桂涛,高炳微,杨玮玉,金朝辉. 四川大学学报(工程科学版). 2014(06)
[3]足式机器人单腿跳跃仿真与实验[J]. 钟建锋,罗欣,余益君. 机械与电子. 2014(04)
[4]四足仿生机器人单腿系统[J]. 李满天,蒋振宇,郭伟,孙立宁. 机器人. 2014(01)
[5]液压驱动四足机器人变刚度力跟踪控制[J]. 邵俊鹏,孙桂涛,高柄微,韩桂华,刘小初. 沈阳工业大学学报. 2013(06)
[6]液压四足机器人的仿生运动控制研究[J]. 陈斌,裴忠才,陈辰,韩龙柱,王宝奇. 系统仿真学报. 2013(08)
[7]Nonlinear Adaptive Robust Force Control of Hydraulic Load Simulator[J]. YAO Jianyonga,b, JIAO Zongxiaa, YAO Binc, SHANG Yaoxinga, DONG Wenbind a Science and Technology on Aircraft Control Laboratory, Beihang University, Beijing 100191, China b School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China c School of Mechanical Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN 47907, USA d Beijing Aerospace Automatic Control Institute, Beijing 100854, China. Chinese Journal of Aeronautics. 2012(05)
[8]基于ODE参数辨识的液压伺服系统灰箱建模[J]. 赵盼,王少萍. 航空学报. 2013(01)
[9]非对称阀控非对称缸系统仿真与优化研究[J]. 王健强,陈立群,夏永胜,杨竹君. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2012(05)
[10]基于改进MCS算法的道路模拟机试验系统[J]. 尹立一,郑书涛,沈刚,丛大成,韩俊伟. 农业机械学报. 2011(12)
博士论文
[1]视觉地形分类和四足机器人步态规划方法研究与应用[D]. 李彬.山东大学 2012
[2]机器人与环境间力/位置控制技术研究与应用[D]. 李正义.华中科技大学 2011
[3]电液负载模拟器多余力矩抑制及其反步自适应控制研究[D]. 张彪.哈尔滨工业大学 2009
[4]液压振动台高精度正弦振动的控制策略研究[D]. 赵勇.哈尔滨工业大学 2009
[5]基于H∞控制理论的液压三轴仿真转台控制系统研究[D]. 王本永.哈尔滨工业大学 2008
[6]四足机器人稳定行走规划及控制技术研究[D]. 王鹏飞.哈尔滨工业大学 2007
[7]仿马四足机器人机构分析与步态研究[D]. 余联庆.华中科技大学 2007
[8]基于定量反馈理论的飞行模拟器运动平台控制系统研究[D]. 吴博.哈尔滨工业大学 2007
[9]电液伺服振动台加速度谐波抑制研究[D]. 姚建均.哈尔滨工业大学 2007
[10]非线性系统的滑模自适应控制及其在电液控制系统中的应用[D]. 管成.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于LMI的鲁棒控制器在电液力系统中的应用研究[D]. 纪元.哈尔滨工业大学 2011
[2]多足机器人步态规划及自适应控制研究[D]. 李珺.东北大学 2011
[3]ZMP算法的四足步行机器人的步态规划与平衡控制[D]. 赵锦丽.浙江工商大学 2011
[4]船用舵机电液伺服单元最优控制的研究[D]. 赵昊阳.哈尔滨工业大学 2010
[5]基于神经网络的电液伺服地震模拟振动台的控制研究[D]. 夏玲琼.湖南大学 2009
[6]电液位置伺服系统的鲁棒控制[D]. 赵元金.太原科技大学 2009
[7]注塑机液压伺服系统设计与实现[D]. 郑军海.山东大学 2009
[8]类壁虎机器人步态规划研究及运动控制系统研制[D]. 代良全.南京航空航天大学 2008
[9]基于Atmega128L的类壁虎机器人运动控制系统的实现[D]. 王超炎.南京航空航天大学 2007
[10]火炮电液伺服系统的神经网络辨识与自适应控制研究[D]. 夏瑛.南京理工大学 2007
本文编号：3022075
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
4Hz弹性支撑相关节转角响应特性;
- 103 -图 5-15 4Hz 弹性支撑相关节转角响应特性Fig.5-15 Joint response characteristics of elastic support phase of 4Hz由图 5-15 可知，PID 控制器可保证髋关节和膝关节幅值衰减小于10%，但髋关节和膝关节相位滞后较大且正反方向相位滞后亦不相同，髋关节正向相位滞后 57°，反向相位滞后 50°，膝关节正向相位滞后 50°，反向相位滞后 43°，各作动器在比例内环和自适应前馈控制器组成的复合控制策略控制下，可使髋关节和膝关节幅值衰减小于 10%，相位滞后小于 5°。综上分析可知，PID 控制可保证系统稳定运行，且能保证系统满足幅值衰减小于 10%，但相位滞后量较大，此现象随着激励信号频率的增大尤为
【参考文献】：
期刊论文
[1]BigDog四足机器人关键技术分析[J]. 丁良宏. 机械工程学报. 2015(07)
[2]基于最小控制综合算法的液压机器人作动器控制[J]. 邵俊鹏,孙桂涛,高炳微,杨玮玉,金朝辉. 四川大学学报(工程科学版). 2014(06)
[3]足式机器人单腿跳跃仿真与实验[J]. 钟建锋,罗欣,余益君. 机械与电子. 2014(04)
[4]四足仿生机器人单腿系统[J]. 李满天,蒋振宇,郭伟,孙立宁. 机器人. 2014(01)
[5]液压驱动四足机器人变刚度力跟踪控制[J]. 邵俊鹏,孙桂涛,高柄微,韩桂华,刘小初. 沈阳工业大学学报. 2013(06)
[6]液压四足机器人的仿生运动控制研究[J]. 陈斌,裴忠才,陈辰,韩龙柱,王宝奇. 系统仿真学报. 2013(08)
[7]Nonlinear Adaptive Robust Force Control of Hydraulic Load Simulator[J]. YAO Jianyonga,b, JIAO Zongxiaa, YAO Binc, SHANG Yaoxinga, DONG Wenbind a Science and Technology on Aircraft Control Laboratory, Beihang University, Beijing 100191, China b School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China c School of Mechanical Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN 47907, USA d Beijing Aerospace Automatic Control Institute, Beijing 100854, China. Chinese Journal of Aeronautics. 2012(05)
[8]基于ODE参数辨识的液压伺服系统灰箱建模[J]. 赵盼,王少萍. 航空学报. 2013(01)
[9]非对称阀控非对称缸系统仿真与优化研究[J]. 王健强,陈立群,夏永胜,杨竹君. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2012(05)
[10]基于改进MCS算法的道路模拟机试验系统[J]. 尹立一,郑书涛,沈刚,丛大成,韩俊伟. 农业机械学报. 2011(12)
博士论文
[1]视觉地形分类和四足机器人步态规划方法研究与应用[D]. 李彬.山东大学 2012
[2]机器人与环境间力/位置控制技术研究与应用[D]. 李正义.华中科技大学 2011
[3]电液负载模拟器多余力矩抑制及其反步自适应控制研究[D]. 张彪.哈尔滨工业大学 2009
[4]液压振动台高精度正弦振动的控制策略研究[D]. 赵勇.哈尔滨工业大学 2009
[5]基于H∞控制理论的液压三轴仿真转台控制系统研究[D]. 王本永.哈尔滨工业大学 2008
[6]四足机器人稳定行走规划及控制技术研究[D]. 王鹏飞.哈尔滨工业大学 2007
[7]仿马四足机器人机构分析与步态研究[D]. 余联庆.华中科技大学 2007
[8]基于定量反馈理论的飞行模拟器运动平台控制系统研究[D]. 吴博.哈尔滨工业大学 2007
[9]电液伺服振动台加速度谐波抑制研究[D]. 姚建均.哈尔滨工业大学 2007
[10]非线性系统的滑模自适应控制及其在电液控制系统中的应用[D]. 管成.浙江大学 2005
硕士论文
[1]基于LMI的鲁棒控制器在电液力系统中的应用研究[D]. 纪元.哈尔滨工业大学 2011
[2]多足机器人步态规划及自适应控制研究[D]. 李珺.东北大学 2011
[3]ZMP算法的四足步行机器人的步态规划与平衡控制[D]. 赵锦丽.浙江工商大学 2011
[4]船用舵机电液伺服单元最优控制的研究[D]. 赵昊阳.哈尔滨工业大学 2010
[5]基于神经网络的电液伺服地震模拟振动台的控制研究[D]. 夏玲琼.湖南大学 2009
[6]电液位置伺服系统的鲁棒控制[D]. 赵元金.太原科技大学 2009
[7]注塑机液压伺服系统设计与实现[D]. 郑军海.山东大学 2009
[8]类壁虎机器人步态规划研究及运动控制系统研制[D]. 代良全.南京航空航天大学 2008
[9]基于Atmega128L的类壁虎机器人运动控制系统的实现[D]. 王超炎.南京航空航天大学 2007
[10]火炮电液伺服系统的神经网络辨识与自适应控制研究[D]. 夏瑛.南京理工大学 2007
本文编号：3022075
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