气动人工肌肉关节的建模与仿真

摘要

为降低传统气动系统的成本,设计了气动人工肌肉(PMA)驱动的单自由度(DOF)运动关节系统.在研究PMA和脉宽调制(PWM)高速开关阀特性的基础上,建立了系统的多输入4阶仿射非线性数学模型.仿真分析了系统在不同输入控制量下的静、动态输出特性,并分别研究了摩擦力、负载、气源压力和工作容积4个主要因素对系统特性的影响.仿真结果表明,该系统开环稳定,且不论摩擦力存在与否,系统输入输出都存在着良好的静态线性关系,但静摩擦力影响稳态输出值,增加负载或减小气源压力都将引起系统超调和震荡加剧,而减小PMA内部的工作容积可以提高系统响应.