氣動(dòng)人工肌肉伺服系統(tǒng)的位置控制研究.pdf

1、氣動(dòng)技術(shù)具有一系列顯著優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，已成為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)不可缺少的手段。而氣動(dòng)人工肌肉作為一種新型的氣動(dòng)執(zhí)行元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、功率自重比大、有良好柔性、無泄漏、不會(huì)損害操作對象等優(yōu)點(diǎn)。本文以氣動(dòng)人工肌肉為研究對象，通過理論分析建立了氣動(dòng)人工肌肉較為完整的靜動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，在對氣動(dòng)人工肌肉伺服系統(tǒng)特性分析的基礎(chǔ)上提出了采用改進(jìn)的單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制算法對氣動(dòng)人工肌肉的伺服系統(tǒng)進(jìn)行位置控制。 首先

2、，本文在分析氣動(dòng)人工肌肉理想靜態(tài)數(shù)學(xué)模型不足的基礎(chǔ)上，抓住影響氣動(dòng)人工肌肉特性的主要因素，氣動(dòng)人工肌肉壁厚、摩擦的影響和氣動(dòng)人工肌肉末端弧度的影響，建立了相對簡單而又較為完整的氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)數(shù)學(xué)模型。 其次，將氣動(dòng)人工肌肉系統(tǒng)作為一種氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)來研究，并將氣動(dòng)人工肌肉視為變截面積氣缸，在氣缸動(dòng)態(tài)特性方程的基礎(chǔ)上方便地推導(dǎo)出了描述氣動(dòng)人工肌肉系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的非線性數(shù)學(xué)模型，并通過軟件仿真了氣動(dòng)人工肌肉的動(dòng)態(tài)特性，仿真表明：氣動(dòng)人

3、工肌肉伺服系統(tǒng)是個(gè)強(qiáng)非線性系統(tǒng)。 然后，針對氣動(dòng)人工肌肉控制系統(tǒng)強(qiáng)非線性、難于建立精確數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)，在對其特性分析的基礎(chǔ)上，提出氣動(dòng)人工肌肉位置伺服系統(tǒng)的改進(jìn)單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制策略。通過軟件仿真表明：常規(guī)PID控制由于控制輸入的劇烈顫振，容易引起系統(tǒng)響應(yīng)的抖動(dòng)，不能獲得較好的動(dòng)態(tài)特性，而且對不同壓力的適應(yīng)能力太差，而改進(jìn)的單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制不僅改善了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，而且響應(yīng)平滑。氣動(dòng)人工肌肉位置伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)位置控制