气动肌肉力-位移迟滞特性实验与建模

摘要

搭建了气动肌肉收缩力测试实验台,通过分析不同压力、行程、收缩速率及频率下气动肌肉收缩力与位移的关系曲线,得出气动肌肉的力-位移迟滞现象具有非对称性、非局部记忆性、大压力弱相关性和准率不相关性.针对常见Prandtl-Ishlinskii (PI)类模型难以准确描述气动肌肉力-位移迟滞曲线的问题,对通用PI迟滞模型的dead-zone算子进行方向上的修正,建立气动肌肉修正PI+ Dead-zone迟滞模型,利用最小二乘法进行参数辨识,并与经典PI模型、经典Bouc-Wen(BW)模型、PI+ Polynomial模型、Wang-Wen模型、BW+ Polynomial模型进行精度对比分析.结果 表明,PI类模型性能显著优于BW类模型,且修正PI+ Dead-zone模型精度最高,各行程下绝对平均误差不超过1N、均方差不超过1.5N,能无差别处理气动肌肉力-位移迟滞曲线非对称性问题.小行程工况下,气动肌肉经典PI模型也具有一定的描述其力-位移迟滞现象的能力,且其模型参数相对较少.