本文關(guān)鍵詞： 液壓作動器 力伺服系統(tǒng) 靈敏度分析方法 靈敏度衡量方法　出處：《哈爾濱理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：高集成度高性能的液壓作動器已成為足式機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動研究的新思路。支撐相的關(guān)節(jié)力控制己成為提高機(jī)器人運(yùn)動柔順性、環(huán)境適應(yīng)性和地形適應(yīng)性的迫切需求。但液壓作動器輸出力控制是液壓系統(tǒng)的難點,輸出力控制系統(tǒng)本身穩(wěn)定裕度小、輸出力變化快的特點極大限制了控制系統(tǒng)的增益;同時輸出力對系統(tǒng)參數(shù)變化敏感,且在外界干擾作用下極易使多余力湮沒目標(biāo)力。這些因素導(dǎo)致了力伺服響應(yīng)慢、振蕩較大而且力跟蹤精度較差等后果,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足足式機(jī)器人的要求。因此,針對足式機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動液壓作動器力伺服系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行靈敏度研究,將靈敏度分析理論引入到液壓作動器力伺服非線性系統(tǒng)中,能夠定量分析系統(tǒng)時變參數(shù),了解系統(tǒng)中各參數(shù)靈敏度對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響,為系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化及控制方法的研究奠定基礎(chǔ),對提高機(jī)器人整體性能具有重大意義。本文對液壓作動器力伺服系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行靈敏度研究,采用軌跡靈敏度和矩陣靈敏度兩種靈敏度分析方法定量分析系統(tǒng)參數(shù)變化對系統(tǒng)輸出的影響。首先,針對足式機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動液壓作動器力伺服系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型,得出其狀態(tài)空間方程,推導(dǎo)出軌跡靈敏度方程和矩陣靈敏度方程,確定系統(tǒng)參數(shù)與系統(tǒng)輸出間的關(guān)系式。其次,針對系統(tǒng)空載與加載工況,分別對軌跡靈敏度方程和矩陣靈敏度方程編程求解,得到兩種靈敏度分析方法的時程曲線,并提出百分比靈敏度衡量法和積分靈敏度衡量法兩種靈敏度衡量方法,采用柱形圖顯示兩種衡量方法的數(shù)值,用來對比衡量系統(tǒng)采樣時間內(nèi)系統(tǒng)中各參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響,確定出對動態(tài)性能產(chǎn)生影響的主要參數(shù)的次要參數(shù)。最后,根據(jù)液壓作動器力伺服系統(tǒng)的半物理仿真實驗臺,采用比較類推法,通過改變系統(tǒng)中積分系數(shù)、比例系數(shù)、微分系數(shù)、伺服閥流量增益、負(fù)載質(zhì)量和負(fù)載剛度等可控參數(shù),計算出這些參數(shù)在兩種靈敏度衡量方法的數(shù)值,與靈敏度仿真分析結(jié)果對比,驗證靈敏度分析方法的可行性與準(zhǔn)確性,確定系統(tǒng)各參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能影響大小。
[Abstract]:The hydraulic actuator with high integration and high performance has become a new way to study the joint drive of the foot robot. The joint force control of the supporting phase has become to improve the flexibility of the robot movement. Environmental adaptability and terrain adaptability are urgent needs, but the output force control of hydraulic actuator is the difficult point of hydraulic system, and the output force control system has little stability margin. The fast change of output force greatly limits the gain of the control system. At the same time, the output force is sensitive to the change of system parameters, and it is easy to make many Yu Li annihilate the target force under the external interference. These factors lead to the result that the force servo response is slow, the oscillation is large and the precision of force tracking is poor. It is far from satisfying the requirements of the foot robot. Therefore, the sensitivity of the parameters of the hydraulic actuator force servo system driven by the joint of the foot robot is studied. The sensitivity analysis theory is introduced into the hydraulic actuator force servo nonlinear system, which can quantitatively analyze the time-varying parameters of the system and understand the influence of the sensitivity of each parameter in the system on the dynamic performance of the system. It is of great significance to improve the overall performance of the robot. The sensitivity of the parameters of the hydraulic actuator force servo system is studied in this paper. Two sensitivity analysis methods, locus sensitivity and matrix sensitivity, are used to quantitatively analyze the effect of system parameters on the output of the system. A mathematical model is established for the force servo system of the joint driven hydraulic actuator of the foot robot. The state space equation is obtained and the trajectory sensitivity equation and the matrix sensitivity equation are derived. The relationship between the system parameters and the system output is determined. Secondly, the trajectory sensitivity equation and the matrix sensitivity equation are solved by programming for the no-load and loading conditions of the system. The time history curves of two sensitivity analysis methods are obtained, and two sensitivity measurement methods, the percentage sensitivity measurement method and the integral sensitivity measurement method, are proposed, and the values of the two methods are displayed by using the column diagram. It is used to compare and measure the influence of the system parameters on the dynamic performance of the system during the sampling time, and to determine the secondary parameters of the main parameters that affect the dynamic performance. Finally. According to the semi-physical simulation test bench of the hydraulic actuator force servo system, by changing the integral coefficient, proportional coefficient, differential coefficient and flow gain of servo valve, the method of comparison and analogy is used to change the integral coefficient, the proportion coefficient, the differential coefficient and the flow gain of servo valve. The controllable parameters such as load mass and load stiffness are calculated and compared with the sensitivity simulation results to verify the feasibility and accuracy of the sensitivity analysis method. Determine the impact of system parameters on the dynamic performance of the system.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH137

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本文編號：1466796