氣動(dòng)混聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)自抗擾控制研究.pdf

1、本文以三自由度氣動(dòng)混聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)為研究對(duì)象，模擬汽車、飛機(jī)、輪船等運(yùn)動(dòng)體的勻速行駛、轉(zhuǎn)彎、漂移、升降等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。由于空氣的可壓縮性、氣動(dòng)人工肌肉的柔性、氣缸內(nèi)部的摩擦阻力、空氣粘性阻力以及平臺(tái)負(fù)載的變化等不確定性因素給該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的控制帶來了難點(diǎn)與挑戰(zhàn)。本課題主要采用先進(jìn)的自抗擾控制技術(shù)克服該運(yùn)動(dòng)平臺(tái)自身以及外界干擾帶來的模型不確定、狀態(tài)響應(yīng)緩慢等問題，同時(shí)考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)中存有的執(zhí)行器飽和問題，最終保證該平臺(tái)在安全范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的位姿控制

2、。
　　首先，整體介紹該三自由度氣動(dòng)混聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)的組成結(jié)構(gòu)，并分別研究氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)以及閥控缸系統(tǒng)的工作原理。經(jīng)受力分析建立氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)以及閥控缸系統(tǒng)的復(fù)雜非線性模型。
　　其次，在固有負(fù)載情況下，針對(duì)氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)角度跟蹤控制進(jìn)行研究。為了避免由于初始跟蹤誤差過大而造成的輸出超調(diào)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)跟蹤微分器，安排合適過渡過程；并設(shè)計(jì)非線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)時(shí)估計(jì)系統(tǒng)中的非線性不確定項(xiàng)，補(bǔ)償?shù)骄€性反饋控

3、制器中，最終通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該控制策略的有效性。
　　再次，為了實(shí)現(xiàn)在不同質(zhì)量的負(fù)載情況下，氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)系統(tǒng)仍能夠?qū)崿F(xiàn)良好地軌跡跟蹤控制，將變負(fù)載以及系統(tǒng)自身的非線性不確定因素當(dāng)作“總和擾動(dòng)”，設(shè)計(jì)線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)“總和擾動(dòng)”進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)并補(bǔ)償?shù)椒蔷€性誤差反饋控制器中，克服“總和擾動(dòng)”對(duì)系統(tǒng)造成的不利影響，提高系統(tǒng)的魯棒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出的控制方案的有效性。
　　最后，考慮系統(tǒng)中的執(zhí)行器飽和問題，采用自抗擾控制技