水下助推機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制方法研究.pdf

1、隨著科技的進步，助力機器人在提高人類工作效率、增強人類運動能力和幫助患者恢復健康等方面起到了越來越重要的作用。本文研究的水下助推機器人是可穿戴助力機器人的典型應用。潛水者在水下的潛水速度和潛水距離受到人體機能的限制，水下助推機器人能夠增強使用者的運動能力，幫助潛水者完成艱巨的水下任務。助力機器人合適的動力源是保證其能夠正常工作的前提。目前，助力機器人的驅(qū)動系統(tǒng)主要有液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動和電機驅(qū)動。液壓驅(qū)動具有結(jié)構(gòu)緊湊、密閉性好、動力充足等

2、優(yōu)點，是目前被廣泛使用的驅(qū)動方式，本文選擇液壓驅(qū)動作為水下助推機器人的動力來源。
　　針對液壓驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法研究是本文研究的主要內(nèi)容。首先，本文通過對液壓系統(tǒng)進行機理分析，推導了液壓系統(tǒng)的三個基本方程，結(jié)合控制系統(tǒng)的相關(guān)傳遞函數(shù)，得到了液壓系統(tǒng)的控制模型；其次，針對控制模型，本文設(shè)計了基于干擾觀測器的PID控制算法，在提高系統(tǒng)的響應性能的同時，有效地抑制了參數(shù)波動和負載力波動帶來的干擾；接著，對潛水者水下動作進行了分解，得到潛

3、水時腿部關(guān)節(jié)的角度變化信息，根據(jù)關(guān)節(jié)角度信息與液壓桿輸出位移的關(guān)系，最終得到正常工作情況下液壓驅(qū)動系統(tǒng)的輸出曲線，以此作為控制算法的目標軌跡；然后，本文設(shè)計了液壓位置控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。硬件設(shè)計方面，本課題以STM32F103VCT6單片機作為核心處理器，設(shè)計合適的處理器外圍電路、電源電路、運算電路、數(shù)據(jù)采集模塊和接口模塊等，實現(xiàn)信號采集、數(shù)據(jù)處理和控制輸出。軟件設(shè)計方面，本課題設(shè)計了系統(tǒng)的初始化程序、伺服閥控制程序、電機控制程序和上