申请/专利权人：哈尔滨工业大学

申请日：2023-11-23

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN117601122B

主分类号：B25J9/16

分类号：B25J9/16;B25J9/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2024.03.15#实质审查的生效;2024.02.27#公开

摘要：本发明公开了一种气动人工肌肉位置跟踪控制系统及方法，所述跟踪控制系统包括轨迹生成器Cr、反馈控制器C、气动人工肌肉的模型P；所述轨迹生成器Cr生成气动人工肌肉的期望运动轨迹yd，气动人工肌肉的闭环系统根据气动人工肌肉的实际运动轨迹y减去气动人工肌肉的期望运动轨迹yd，得到气动人工肌肉的位置误差误差e，气动人工肌肉的位置误差信号e经过反馈控制器C得到控制信号u，控制信号u作用于气动人工肌肉的模型P，得到气动人工肌肉的实际运动轨迹y。本发明消除了在线设计控制器方法在对高阶系统设计过程中需对控制器参数进行复杂、繁琐的递归选取的限制。

主权项：1.一种利用跟踪控制系统进行气动人工肌肉位置跟踪控制的方法，其特征在于所述跟踪控制系统包括轨迹生成器Cr、气动人工肌肉的闭环系统，其中：所述气动人工肌肉的闭环系统包括反馈控制器C、气动人工肌肉的模型P；所述轨迹生成器Cr生成气动人工肌肉的期望运动轨迹yd，气动人工肌肉的闭环系统根据气动人工肌肉的实际运动轨迹y减去气动人工肌肉的期望运动轨迹yd，得到气动人工肌肉的位置误差信号e，气动人工肌肉的位置误差信号e经过反馈控制器C得到控制信号u，控制信号u作用于气动人工肌肉的模型P，得到气动人工肌肉的实际运动轨迹y；所述方法包括以下步骤：步骤1建立如下气动人工肌肉的非线性输出反馈系统： 其中，x＝[x1,…,xn]T表示系统状态；i作为下标表示第i个式子，n为系统阶数；u表示系统输入；y表示系统输出；fiη,y、fnη,y和dix,t、dnx,t分别表示非线性函数和干扰；非线性输出反馈系统的控制目标为系统输出的实际位置yt跟踪轨迹生成器Cr生成的期望位置ydt，位置误差信号et被描述为：et＝yt-ydt步骤2建立如下气动人工肌肉的输入驱动滤波器： 其中，l1,…,ln表示多项式系数，该多项式具有如下形式：Hs＝xn+l1xn-1+l2xn-2+…+ln-1x+ln输入驱动滤波器的误差ei被描述为： 步骤3将非线性输出反馈系统与输入驱动滤波器结合，得到气动人工肌肉模型的集总系统P，其描述为： 步骤4基于气动人工肌肉模型的集总系统设计气动人工肌肉的反馈控制器C，具体步骤如下：步骤41设计调节函数φt： 其中，ts＞0表示设计参数；利用调节函数分别对位置误差变量et和系统状态进行调节：z1t＝φtyt-ydt 其中，z1t表示调节后的误差变量；zit表示调节后的系统状态变量；步骤42对调节后的位置误差进行转换，转换方式如下： 其中，Ait表示转换后的误差，ki表示控制器参数，且满足条件ki0；步骤43基于反步法设计过程，设计如下反馈控制器C：α1t＝-c1h1t ut＝αnt 其中，ci和β分别表示控制器参数，且满足ci0和β0；α1,…,αn-1表示虚拟控制律；步骤5在位置跟踪中，给定初始位置，初始位置作为实际位置的第一个点，与期望位置作差得到位置误差信号e，位置误差信号e经过反馈控制器C中的调节函数和变换方式转换为虚拟控制率α，即控制信号u，控制信号u在模型P中转换为实际位置y，y反馈回去与期望输入的第二个点作差，以此循环逐渐减小跟踪的误差，直到整个运动过程完成。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 哈尔滨工业大学 一种气动人工肌肉位置跟踪控制系统及方法

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