基于关节力伺服的液压足式机器人单腿自抗扰控制方法研究

发布时间：2024-06-02 13:16

　　当前,随着对移动机器人技术研究的深入,足式机器人已经具备了一定的自主运动能力和环境适应性能力,但是大多数足式机器人仍然缺乏执行高动态任务的能力,而执行高动态任务的关键点和难点在于足式机器人的关节力控制和腿部柔顺控制。本文以液压驱动足式机器人为研究对象,针对其腿部柔顺控制问题,对单腿关节液压伺服单元力控制展开研究;同时在关节力控制的基础上,结合自抗扰控制方法,对足式机器人单腿操作空间力位混合控制进行了研究,主要取得了以下研究成果:1、建立了单腿液压伺服单元各个环节的数学模型,构建了液压伺服单元的状态空间方程,并且对液压伺服单元的力控制系统进行了分析。建立了足式机器人单腿模型。2、在关节液压伺服单元数学模型的基础上,利用扩张状态观测器对模型中存在的不确定项及干扰项进行了观测,利用卡尔曼信息融合对负载速度进行估计,利用Lyapunov稳定性方法设计了基于速度补偿与扩张状态观测器的力伺服控制器。在AMESim中搭建了液压伺服单元模型并与Matlab进行联合仿真,同时在液压单腿实验平台的踝关节上进行实验,仿真和实验都验证了设计的控制器能够获得高性能的液压伺服单元力控制。3、在腿部关节力伺服控制的...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 论文研究的背景与意义
    1.3 课题研究现状
        1.3.1 液压驱动足式机器人研究现状
        1.3.2 液压伺服单元力控制研究现状
        1.3.3 足式机器人腿部柔顺控制研究现状
        1.3.4 自抗扰控制技术研究现状综述
    1.4 论文研究的内容与组织结构
        1.4.1 论文研究的内容
        1.4.2 论文的组织结构
第二章 关节液压伺服单元与单腿建模
    2.1 引言
    2.2 关节液压伺服单元建模
        2.2.1 关节液压作动器建模
        2.2.2 关节液压作动器模型分析
    2.3 足式机器人单腿模型
        2.3.1 单腿运动学模型
        2.3.2 单腿动力学模型
    2.4 本章小结
第三章 基于速度信息融合与扩张状态观测器的关节力控制
    3.1 引言
    3.2 负载速度信息融合
        3.2.1 关节传感器网络
        3.2.2 负载速度信息融合
        3.2.3 负载速度信息融合实验验证
    3.3 扩张状态观测器设计
        3.3.1 扩张状态观测器工作原理
        3.3.2 扩张状态观测器设计
    3.4 关节力伺服控制器设计
        3.4.1 非线性PID参数整定方法
        3.4.2 关节力伺服控制律设计
    3.5 仿真和实验验证
        3.5.1 仿真验证
        3.5.2 实验验证
    3.6 本章小结
第四章 单腿操作空间自抗扰控制
    4.1 引言
    4.2 单腿操作空间自抗扰控制
        4.2.1 腿部操作空间解耦控制策略
        4.2.2 扩张状态观测器设计
        4.2.3 腿部操作空间自抗扰控制律设计
    4.3 仿真验证
        4.3.1 单腿摆动期控制仿真与结果分析
        4.3.2 单腿支撑期控制仿真与结果分析
        4.3.3 仿真结果总结
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 未来工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果



本文编号：3987302