本文關(guān)鍵詞：基于高速開關(guān)閥的氣動人工肌肉軌跡跟蹤控制仿真　出處：《農(nóng)業(yè)機械學報》2017年01期 　論文類型：期刊論文

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【摘要】：針對基于高速開關(guān)閥的氣動人工肌肉位置伺服控制系統(tǒng)的非線性與時變性,設(shè)計了基于氣動人工肌肉實驗模型的PID反饋控制器,實現(xiàn)氣動人工肌肉的高精度運動軌跡跟蹤控制。首先,通過實驗建模得到氣動人工肌肉靜態(tài)特性的實驗模型,然后基于理想氣體多變方程,建立可有效描述氣動人工肌肉動態(tài)特性的數(shù)學模型,利用Sanville流量公式建立流經(jīng)高速開關(guān)閥閥口的氣體流量方程,并采用脈沖信號調(diào)制法生成PWM信號,進而控制高速開關(guān)閥占空比。在此基礎(chǔ)上,借助PID反饋控制器建立氣動人工肌肉氣壓與軌跡跟蹤的控制模型,并采用Simulink對所提出的氣壓和軌跡跟蹤控制方法進行數(shù)值仿真。結(jié)果表明,所建立的控制模型能夠精確地跟蹤期望氣壓和運動軌跡,從而驗證了控制模型和控制方案的精確性和可行性,為實現(xiàn)氣動人工肌肉高精度軌跡跟蹤控制提供了有效手段。
[Abstract]:Aiming at the nonlinear and time-varying of pneumatic artificial muscle position servo control system based on high speed switch valve, a PID feedback controller based on pneumatic artificial muscle experimental model is designed. The high-precision trajectory tracking control of pneumatic artificial muscle is realized. Firstly, the experimental model of static characteristics of pneumatic artificial muscle is obtained by experimental modeling, and then based on the ideal gas variable equation. A mathematical model which can effectively describe the dynamic characteristics of pneumatic artificial muscle was established, and the gas flow equation was established by using the Sanville flow formula. The pulse signal modulation method is used to generate the PWM signal, and then the duty cycle of the high speed switch valve is controlled. Based on this, the control model of pneumatic artificial muscle pressure and trajectory tracking is established by means of PID feedback controller. The numerical simulation results show that the proposed control model can track the desired pressure and trajectory accurately. Therefore, the accuracy and feasibility of the control model and control scheme are verified, which provides an effective means for the high-precision trajectory tracking control of pneumatic artificial muscle.
【作者單位】： 天津大學機構(gòu)理論與裝備設(shè)計教育部重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金項目(51405331)
【分類號】：TP273
【正文快照】： 引言氣動人工肌肉(Pneumatic artificial muscle,PAM),因具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、輸出力/自重比大、柔性大等優(yōu)點,在農(nóng)業(yè)機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動中得到了越來越多的應用[1]。然而,由于其自身的結(jié)構(gòu)特點,使其在使用過程中產(chǎn)生遲滯[2]、門檻氣壓效應[3]、蠕變[4]、柔順性[5]和閉環(huán)帶寬低[

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本文編號：1440295