氣動混聯(lián)運動模擬平臺自抗擾控制研究.pdf

1、本文以三自由度氣動混聯(lián)運動模擬平臺為研究對象，模擬汽車、飛機、輪船等運動體的勻速行駛、轉(zhuǎn)彎、漂移、升降等運動狀態(tài)。由于空氣的可壓縮性、氣動人工肌肉的柔性、氣缸內(nèi)部的摩擦阻力、空氣粘性阻力以及平臺負載的變化等不確定性因素給該實驗平臺的控制帶來了難點與挑戰(zhàn)。本課題主要采用先進的自抗擾控制技術(shù)克服該運動平臺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，同時考慮執(zhí)行機構(gòu)中存有的執(zhí)行器飽和問題，最終保證該平臺在安全范圍內(nèi)實現(xiàn)精準的位姿控制

2、。
　　首先，整體介紹該三自由度氣動混聯(lián)運動模擬平臺的組成結(jié)構(gòu)，并分別研究氣動人工肌肉驅(qū)動關(guān)節(jié)以及閥控缸系統(tǒng)的工作原理。經(jīng)受力分析建立氣動人工肌肉驅(qū)動關(guān)節(jié)以及閥控缸系統(tǒng)的復(fù)雜非線性模型。
　　其次，在固有負載情況下，針對氣動人工肌肉驅(qū)動關(guān)節(jié)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)角度跟蹤控制進行研究。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)計跟蹤微分器，安排合適過渡過程；并設(shè)計非線性擴張狀態(tài)觀測器實時估計系統(tǒng)中的非線性不確定項，補償?shù)骄€性反饋控

3、制器中，最終通過實驗驗證該控制策略的有效性。
　　再次，為了實現(xiàn)在不同質(zhì)量的負載情況下，氣動人工肌肉驅(qū)動關(guān)節(jié)系統(tǒng)仍能夠?qū)崿F(xiàn)良好地軌跡跟蹤控制，將變負載以及系統(tǒng)自身的非線性不確定因素當作“總和擾動”，設(shè)計線性擴張狀態(tài)觀測器對“總和擾動”進行實時估計并補償?shù)椒蔷€性誤差反饋控制器中，克服“總和擾動”對系統(tǒng)造成的不利影響，提高系統(tǒng)的魯棒性。實驗結(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