重載足式機器人單關(guān)節(jié)驅(qū)動系統(tǒng)H∞控制器的設(shè)計.pdf

1、近年來，隨著機器人、信號的采集與處理、計算機智能控制等技術(shù)的飛速發(fā)展，重載自主行走足式機器人已經(jīng)成為新的研究熱點。機器人的負(fù)載能力、抗沖擊能力、動作執(zhí)行速度大小及精度高低等相關(guān)指標(biāo)與驅(qū)動系統(tǒng)的性能高低息息相關(guān)。因此，未來重載足式機器人驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)具有高功率密度、高精度、高頻響及高能效等特點，這也是未來重載足式機器人驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展方向。本文針對某重載足式機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動系統(tǒng)，提出采用一種節(jié)能型直驅(qū)式容積伺服系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用雙聯(lián)泵控差動非對稱液

2、壓缸，系統(tǒng)正逆運動特性一致。本文以此直驅(qū)式容積伺服系統(tǒng)為背景，進行了相應(yīng)的控制研究工作。
　　論文首先分析系統(tǒng)工作原理，建立泵控非對稱液壓缸、交流調(diào)速系統(tǒng)、伺服放大器、位移傳感器等機構(gòu)數(shù)學(xué)模型，基于Matlab/Simulink建立系統(tǒng)仿真模型，仿真分析等效負(fù)載及粘性摩擦系數(shù)發(fā)生變化對系統(tǒng)幅頻特性影響。
　　根據(jù)得出的交流調(diào)速系統(tǒng)模型，對其數(shù)學(xué)模型進行降階處理，得到簡化后的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，基于關(guān)節(jié)驅(qū)動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及關(guān)節(jié)驅(qū)動

3、系統(tǒng)的跟蹤性能要求，采用擴展H∞混合靈敏度控，引入中間環(huán)節(jié)，將實際對象虛軸極點轉(zhuǎn)換到傳遞函數(shù)或控制器中。仿真過程中，反復(fù)選取權(quán)函數(shù)，直至系統(tǒng)動態(tài)性能達到指標(biāo)要求。設(shè)計H∞控制器同時，運用經(jīng)典控制手段，設(shè)計PID加前饋補償控制器，分別采用PID加前饋補償控制、H∞控制，仿真分析系統(tǒng)跟蹤性能及魯棒性。
　　基于XPC模塊搭建系統(tǒng)實時控制軟件系統(tǒng)，利用關(guān)節(jié)驅(qū)動電液伺服系統(tǒng)實驗臺，給定系統(tǒng)掃頻信號，采用斜坡信號補償液壓缸開環(huán)位移響應(yīng)曲線，