机电工程
機電工程
궤전공정
MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING MAGAZINE
2013年
10期
1169-1177
,共9页
孔祥东%俞滨%权凌霄%秦春艳%吴柳杰
孔祥東%俞濱%權凌霄%秦春豔%吳柳傑
공상동%유빈%권릉소%진춘염%오류걸
四足仿生机器人%液压驱动单元%对称阀控制对称缸%非线性数学模型%位置控制特性
四足倣生機器人%液壓驅動單元%對稱閥控製對稱缸%非線性數學模型%位置控製特性
사족방생궤기인%액압구동단원%대칭벌공제대칭항%비선성수학모형%위치공제특성
quadruped bionic robot%hydraulic drive unit%symmetrical valve controlling symmetrical cylinder%nonlinear mathematical model%displacement control characteristics
高性能四足仿生机器人的设计要求驱动其关节运动的液压驱动单元具有良好的动态特性,但由于液压驱动单元工作参数摄动和其固有的复杂非线性,使得多数情况下液压驱动单元的控制性能受到制约.采用机理建模方法,针对四足机器人采用的一种对称阀控制对称缸的液压驱动单元结构,综合考虑控制器饱和特性、伺服阀压力-流量非线性、伺服缸活塞初始位置变化、库伦摩擦非线性等因素的影响,建立了液压驱动单元非线性数学模型,给出了其液压固有频率和阻尼比表达式;运用Matlab/Simulink软件系统搭建了其非线性仿真模型,在相同工况下,分析了不同控制器比例增益的液压驱动单元位移阶跃响应的仿真及试验结果,以验证仿真模型;并搭建了液压驱动单元性能测试试验台,通过仿真与试验分析,进一步研究了控制器比例增益、系统供油压力、液压驱动单元初始位移、负载力、负载质量、负载刚度对液压驱动单元动态特性的作用机理和影响规律.研究结果表明,建立的非线性数学模型准确、实用,且以上参数的改变均会对液压驱动单元位置控制特性产生不同程度的影响,其影响规律可为四足仿生机器人液压驱动单元控制器参数的在线优化奠定基础.
高性能四足倣生機器人的設計要求驅動其關節運動的液壓驅動單元具有良好的動態特性,但由于液壓驅動單元工作參數攝動和其固有的複雜非線性,使得多數情況下液壓驅動單元的控製性能受到製約.採用機理建模方法,針對四足機器人採用的一種對稱閥控製對稱缸的液壓驅動單元結構,綜閤攷慮控製器飽和特性、伺服閥壓力-流量非線性、伺服缸活塞初始位置變化、庫倫摩抆非線性等因素的影響,建立瞭液壓驅動單元非線性數學模型,給齣瞭其液壓固有頻率和阻尼比錶達式;運用Matlab/Simulink軟件繫統搭建瞭其非線性倣真模型,在相同工況下,分析瞭不同控製器比例增益的液壓驅動單元位移階躍響應的倣真及試驗結果,以驗證倣真模型;併搭建瞭液壓驅動單元性能測試試驗檯,通過倣真與試驗分析,進一步研究瞭控製器比例增益、繫統供油壓力、液壓驅動單元初始位移、負載力、負載質量、負載剛度對液壓驅動單元動態特性的作用機理和影響規律.研究結果錶明,建立的非線性數學模型準確、實用,且以上參數的改變均會對液壓驅動單元位置控製特性產生不同程度的影響,其影響規律可為四足倣生機器人液壓驅動單元控製器參數的在線優化奠定基礎.
고성능사족방생궤기인적설계요구구동기관절운동적액압구동단원구유량호적동태특성,단유우액압구동단원공작삼수섭동화기고유적복잡비선성,사득다수정황하액압구동단원적공제성능수도제약.채용궤리건모방법,침대사족궤기인채용적일충대칭벌공제대칭항적액압구동단원결구,종합고필공제기포화특성、사복벌압력-류량비선성、사복항활새초시위치변화、고륜마찰비선성등인소적영향,건립료액압구동단원비선성수학모형,급출료기액압고유빈솔화조니비표체식;운용Matlab/Simulink연건계통탑건료기비선성방진모형,재상동공황하,분석료불동공제기비례증익적액압구동단원위이계약향응적방진급시험결과,이험증방진모형;병탑건료액압구동단원성능측시시험태,통과방진여시험분석,진일보연구료공제기비례증익、계통공유압력、액압구동단원초시위이、부재력、부재질량、부재강도대액압구동단원동태특성적작용궤리화영향규률.연구결과표명,건립적비선성수학모형준학、실용,차이상삼수적개변균회대액압구동단원위치공제특성산생불동정도적영향,기영향규률가위사족방생궤기인액압구동단원공제기삼수적재선우화전정기출.
