本文關(guān)鍵詞：氣動人工肌肉三自由度關(guān)節(jié)控制算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣動人工肌肉主要由橡膠管,纖維編織套以及兩端的剛性連接件組成,當(dāng)向橡膠管內(nèi)充入壓縮氣體時,氣動人工肌肉在軸向收縮同時對負(fù)載產(chǎn)生收縮力。與傳統(tǒng)驅(qū)動器相比,氣動人工肌肉具有高功率/體積比、高功率/質(zhì)量比以及類似生物肌肉的柔性等優(yōu)點,在仿生機(jī)器人及醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。本文以氣動人工肌肉驅(qū)動的三自由度關(guān)節(jié)的控制算法為主要研究內(nèi)容,主要工作如下:首先,分別采用基于剛度特性的方法和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對氣動人工肌肉的力學(xué)特性進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,前者具有更加清晰的表達(dá)式但是對氣壓值的預(yù)測精度不如后者。然后,理論推導(dǎo)了氣動人工肌肉三自由度關(guān)節(jié)的運動學(xué)和動力學(xué)方程,并運用數(shù)值仿真和Adams運動仿真驗證了方程的正確性。依據(jù)以上方程設(shè)計三自由度關(guān)節(jié)的控制算法,包括計算力矩法、基于計算力矩法的魯棒控制算法、滑模變結(jié)構(gòu)控制算法以及改進(jìn)的模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制算法。最后,通過聯(lián)合仿真和試驗比較了各個算法控制效果上的差異。結(jié)果表明基于計算力矩法的魯棒控制算法和模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制算法都能夠?qū)Ｕ`差以及干擾進(jìn)行有效的補(bǔ)償,具有較高的控制精度。
【關(guān)鍵詞】：氣動人工肌肉 力學(xué)模型 三自由度關(guān)節(jié) 控制算法
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.1;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 氣動人工肌肉概述13-14
• 1.2 氣動人工肌肉驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制策略概述14-19
• 1.3 當(dāng)前存在的問題19
• 1.4 課題研究的目的和意義19-20
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容20-21
• 第二章 氣動人工肌肉三自由度關(guān)節(jié)動力學(xué)特性21-35
• 2.1 氣動人工肌肉力學(xué)模型21-27
• 2.1.1 基于氣動人工肌肉剛度特性的力學(xué)模型22-25
• 2.1.2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出力模型25-27
• 2.2 三自由度關(guān)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)27-28
• 2.3 三自由度關(guān)節(jié)運動學(xué)分析28-29
• 2.4 三自由度關(guān)節(jié)動力學(xué)分析29-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第三章 控制系統(tǒng)仿真模型及試驗平臺設(shè)計35-41
• 3.1 控制系統(tǒng)仿真模型35-37
• 3.1.1 建立Adams結(jié)構(gòu)模型35-37
• 3.1.2 建立Adams與MATLAB聯(lián)合仿真模型37
• 3.2 控制系統(tǒng)試驗平臺設(shè)計37-40
• 3.2.1 控制系統(tǒng)硬件組成37-38
• 3.2.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計38-39
• 3.2.3 開環(huán)試驗分析39-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 第四章 氣動人工肌肉三自由度關(guān)節(jié)控制策略研究41-62
• 4.1 計算力矩法控制器設(shè)計41-46
• 4.1.1 計算力矩法基本原理41-42
• 4.1.2 計算力矩法控制器仿真分析42-46
• 4.2 基于計算力矩法的魯棒控制器設(shè)計46-52
• 4.2.1 魯棒控制算法設(shè)計46-49
• 4.2.2 魯棒控制器仿真分析49-50
• 4.2.3 魯棒控制器試驗分析50-52
• 4.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計52-57
• 4.3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制算法設(shè)計52-54
• 4.3.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制器仿真分析54-57
• 4.4 模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計57-61
• 4.4.1 模糊擾動觀測器設(shè)計58-60
• 4.4.2 控制器仿真分析60-61
• 4.4.3 控制器試驗分析61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 全文總結(jié)62
• 5.2 研究展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68-69
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 于海濤;郭偉;譚宏偉;李滿天;蔡鶴皋;;基于氣動肌腱驅(qū)動的拮抗式仿生關(guān)節(jié)設(shè)計與控制[J];機(jī)械工程學(xué)報;2012年17期

2 劉昊;王濤;范偉;趙彤;王軍政;;氣動人工肌肉關(guān)節(jié)的自抗擾控制[J];機(jī)器人;2011年04期

3 楊鋼;李寶仁;傅曉云;;氣動人工肌肉并聯(lián)機(jī)器人平臺[J];機(jī)械工程學(xué)報;2006年07期

4 范偉,彭光正,李英;神經(jīng)元自適應(yīng)PSD控制在氣動人工肌肉力控制中的應(yīng)用[J];機(jī)床與液壓;2004年10期

5 范偉,彭光正,高建英,寧汝新;氣動人工肌肉驅(qū)動球面并聯(lián)機(jī)器人的位置控制研究[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2004年06期

6 隋立明,王祖溫,包鋼;氣動肌肉與生物肌肉的力學(xué)特性對比研究[J];機(jī)床與液壓;2004年06期

7 隋立明,王祖溫,包鋼;氣動肌肉的剛度特性分析[J];中國機(jī)械工程;2004年03期

8 黃豪彩,黃宜堅,楊冠魯;基于LM算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辨識[J];組合機(jī)床與自動化加工技術(shù);2003年02期

9 宗光華;利用變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)理論實現(xiàn)人工肌肉的夾持力控制[J];機(jī)器人;1990年04期

  本文關(guān)鍵詞：氣動人工肌肉三自由度關(guān)節(jié)控制算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：260220