气动肌肉机械腿摆动动力学建模与控制

摘要

目的:为实现气动肌肉机械腿关节角度跟踪,设计两自由度气动肌肉机械腿.方法:对拮抗气动肌肉到关节传动问题,建立关节驱动机构模型;主要分析四连杆膝关节力矩静态特性,设计膝关节力矩到气动肌肉拉力的映射关系.机械腿摆动采用双闭环控制策略,外环为位置PD控制,在控制输出中加上机械腿动力学计算力矩项;内环为气动肌肉拉力控制,设计拉力前馈控制器和误差补偿控制器.结果:进行机械腿摆动控制仿真和实验,关节角度跟踪误差在土3°以内.结论:结果表明关节建模有效,动力学控制可实现机械腿关节角度跟踪.