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  首页《机械工程学报》2008年7期目录→气动肌肉并联关节的位姿轨迹跟踪控制

气动肌肉并联关节的位姿轨迹跟踪控制

 

朱笑丛  陶国良  曹 剑

(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室 杭州 310027)

 

摘要:针对多输入多输出的气动肌肉并联关节,建立包含任务空间负载动态方程、容腔压力动态方程和高速开关阀平均流量方程的多阶动态系统数学模型。为保证气动肌肉并联关节系统良好动态特性的同时具有高精度的位姿轨迹跟踪,采用基于非连续投影算法的自适应鲁棒控制策略。该策略通过自适应参数估计来消除因气动肌肉并联关节系统动态数学模型的参数未知而引起的较大参数不确定,通过鲁棒反馈来消除因气动肌肉的伸缩力模型误差、摩擦力时变和关节系统的不可知干扰等引起的严重非线性不确定,且控制器基于反推设计,对多输入多输出的多阶耦合动态系统具有很好的适用性。试验结果表明:所研究的气动肌肉并联关节阶跃响应的静态误差小于0.09°,连续轨迹跟踪的标准误差小于0.15°,且具有较强的自适应性和鲁棒性。

关键词:气动肌肉  并联关节  轨迹跟踪  自适应鲁棒控制  非连续投影

中图分类号:TH138

国家自然科学基金资助项目(50775200)。20070718收到初稿,20080316收到修改稿

 
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作者简介:朱笑丛,女,1978年出生,工学博士。主要从事气动伺服控制、非线性控制理论和应用、机电控制等方面的研究。
E-mail:zhuxiaoc@zju.edu.cn
陶国良,男,1964年出生,工学博士,教授,博士研究生导师。主要从事气动技术、工业机器人、机电控制及自动化研究。
E-mail:gltao@zju.edu.cn
曹剑,男,1979年出生,博士研究生。主要从事机电控制工程、流体传动及控制技术的研究。
E-mail:caojianjiaowang@sina.com.cn


参 考 文 献

[1] TONDU B, LOPEZ P.Modeling and control of McKibben artificial muscle robot actuators[J].IEEE Control Systems Magazine, 2000, 20(2):15-38.
[2] MEDRANO-CERDA G A, BOWLER C J, CALDWELL D G.Adaptive position control of antagonistic pneumatic muscle actuators[C]//Proceedings of 1995 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Pittsburgh, USA, 1995, 8:378-383.
[3] CAI D, YAMARA H.A robust controller for manipulator driven by artificial muscle actuator[C]//Proceedings of the 1996 IEEE International Conference on Control Applications, Dearborn, USA, 1996, 9:540-545.
[4] CHAN S W, LILLY J H, REPPERGER D W, et al.Fuzzy PD+I learning control for a pneumatic muscle[C]//The 12th IEEE International Conference on Fuzzy Systems, St. Louis, USA, 2003, 5:278-283.
[5] YANG Liang, LILLY J H.Sliding mode tracking for pneumatic muscle actuators in bicep/tricep pair configuration[C]//Proceedings of the 2003 American Control Conference, Denver, USA, 2003, 6:4 669- 4 674.
[6] NAKAMURA N, SEKIGUCHI M, KAWASHIMA K, et al.Developing a robot arm using pneumatic artificial rubber muscles [C]//Bath International Workshop on Power Transmission and Motion Control (PTMC 2002), Bath, British, 2002, 9:365-375.
[7] 杨钢, 李宝仁. 基于CMAC的气动人工肌肉变结构位置控制研究[J]. 机械工程学报, 2004, 40(10):92-96.
YANG Gang, LI Baoren.CMAC-based variable structure position control of a pneumatic muscle actuator system[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2004, 40(10):92-96.
[8] 田社平, 林良明, 颜国正.基于神经网络的人工肌肉非线性控制[J]. 上海交通大学学报, 2001, 35(5):713-716.
TIAN Sheping, LIN Liangming, YAN Guozheng. Nonlinear control of artificial muscle based on neural networks[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2001, 35(5):713-716.
[9] YAO Bin, BU Fanping, REEDY J, et al.Adaptive robust motion control of single-rod hydraulic actuators: theory and experiments[J]. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2000, 5(1):79-91.
[10] XU Li, YAO Bin. Adaptive robust precision motion control of linear motors with negligible electrical
dynamics: theory and experiments[J]. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2001, 6(4):444-452.
[11] 朱笑丛, 陶国良.气动人工肌肉伺服平台的建模[J].浙江大学学报(工学版), 2004, 38(8):1 056-1 060.
ZHU Xiaocong, TAO Guoliang. Modeling of a servo platform driven by pneumatic artificial muscles[J]. Journal of Zhejiang University (Engineering Science), 2004, 38(8):1 056-1 060.
[12] TAO Guoliang, ZHU Xiaocong, CAO Jian. Modeling and controlling of parallel manipulator joint driven by pneumatic muscles[J].Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2005, 18(4):537-541.
[13] RICHER E, HURMUZLU Y. A high performance pneumatic force actuator system: part I—nonlinear mathematical model[J].Transactions of the ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 2000, 122(3):416-425.
 

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