足式機(jī)器人P-Q閥控非對(duì)稱液壓缸力伺服控制研究.pdf

1、足式機(jī)器人是機(jī)器人的重要分支，具有非連續(xù)支撐、自主選擇落點(diǎn)、適應(yīng)復(fù)雜地形等特點(diǎn)，在軍事行動(dòng)、野外考察等場(chǎng)合應(yīng)用前景廣闊。隨著足式機(jī)器人負(fù)載和功率的提高，集成液壓驅(qū)動(dòng)單元漸漸成為機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的理想選擇。足式機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)單元的力/位控制對(duì)提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性意義重大，然而液壓系統(tǒng)本身復(fù)雜，且輸出易受外界干擾影響。因此本課題基于足式機(jī)器人結(jié)構(gòu)和控制的現(xiàn)實(shí)需求，以其P-Q閥控非對(duì)稱液壓缸驅(qū)動(dòng)單元為研究對(duì)象，重點(diǎn)研究了該系統(tǒng)力/位伺服控制特性

2、以及伺服控制算法：通過(guò)機(jī)理建模分析了P-Q閥的特性，并基于該特性研究了P-Q閥控非對(duì)稱液壓缸系統(tǒng)力/位控制特性；進(jìn)而對(duì)力伺服控制算法展開(kāi)研究，并利用計(jì)算機(jī)仿真和液壓缸對(duì)頂實(shí)驗(yàn)臺(tái)研究該算法的有效性；最后利用機(jī)器人單腿實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)研究基于力閉環(huán)的單腿阻抗控制來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)力控制算法在足式機(jī)器人上應(yīng)用的有效性。
　　本文首先研究了P-Q閥特性和P-Q閥控非對(duì)稱液壓缸力/位伺服控制特性?；赑-Q閥機(jī)理建立了P-Q閥的數(shù)學(xué)模型，利用仿真和實(shí)

3、驗(yàn)驗(yàn)證了P-Q閥輸出壓力與輸入電流的關(guān)系。進(jìn)而利用Simulink分別建立P-Q閥控非對(duì)稱液壓缸力/位系統(tǒng)非線性仿真模型，并依賴P-Q閥特性對(duì)模型進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)位置閉環(huán)等效剛度特性及控制電流、外干擾等因素對(duì)液壓缸輸出力的影響特性并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。其次，結(jié)合足式機(jī)器人的控制需求，研究了P-Q閥控非對(duì)稱液壓缸力伺服控制方法?；诳刂齐娏?、外干擾等因素對(duì)力伺服控制的影響特性，針對(duì)無(wú)位置干擾的情況，提出指令電流前饋力伺服算法；針對(duì)有

4、位置干擾的情況，考慮液壓缸速度對(duì)控制的影響，提出了速度補(bǔ)償?shù)牧λ欧刂撇呗浴＠肧imulink仿真平臺(tái)和液壓缸對(duì)頂實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)前饋補(bǔ)償算法的動(dòng)靜態(tài)目標(biāo)力跟蹤特性進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該算法在加快響應(yīng)速度、減小振蕩和提高系統(tǒng)抗干擾能力方面的有效性。最后，驗(yàn)證了力伺服算法在足式機(jī)器人上應(yīng)用的可行性和有效性。在基于P-Q閥控非對(duì)稱液壓缸的足式機(jī)器人單腿實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，研究了基于關(guān)節(jié)力伺服的機(jī)器人單關(guān)節(jié)以及單腿阻抗控制方法。通過(guò)驗(yàn)證變阻抗控制的有