带修正因子的自组织模糊PID控制在气动人工肌肉位置控制中的应用

!#!#$%&’()*%*#)+,--.&/012(345($$#5(%/3#,’64*78,97$#!74,64(5/(9*4*(3#5:(.94#’+63;#*/#3=,63&-#3=6(?*63&.*3@*3A,&B*382CDDDEC/01/01F/GHGICDDD&HEJEGDDKDL&DDKD&DH$/8!/8!/8!CMK/8!GDDK&DK&GHCLNH!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!C9OC9!()DP#$CCGC39!C39G!GC()3P#$CCGG39!G39G!GG()3!G9OCC9!()DP#$CCGC39!C39G!GC()3!K9OCP#$CCGG39!G39G!GG()3GQG?R1RA##49%O&G’DOCQJJJ(#OC)*ODQDCNS9*8!FT!IGC#ODCKJCEJ56)U9G#CDD56)U9CDD56)U9#OD#K%8!F&T!ICR8RCLEDRGR8!FT!IJQK8RGDDDRKR8!FT!I8RGDDCR##################################################################DKGDDKL!#$!#%!#!#$&!#’!#!#&!#!#!#!#!#!#!#!#(!#!#!#$%!#!#!#%$)%%*)’)!#+)()&&*)%#$&,,$%-,,!#%-,,!#!#./!’-,0&!#+!#!#&&!#!#!12!12!#!#’)$!12!12!12$3(’+!!!’4!12’5!12#$%!&’($-)!(&*!!!$)$$+!+#!-+!+,{!%!!!$!-!!$)(.6&!-$-!!-)(.6-!-%-!!-)(.6-!-’-!!$)(.6’!!$!&!-$&!-%&!-’++!$/-0($$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$’%--’7!#!$%!#!#!$%!$%!#$&’(!#!#!#)!#!!#*$$+%,-!./0!!!!1).234251&.’(67289+:3;!!:3;.!%&’($$+6766=6!!=!!7676767666?@?@!=6676666?@!=!=6=6766=6=6=?@!=!?@6766=?@?@!=!!7!=66=?@!=!=!=!!7!6=6=?@!!!!!7!76=?@?@!!!!7!7!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(&(&A!#$!%&!#!’(!#$%!#)*)+,)*)!)*)&’$#$%!#)*)&’$+,)*)()*){&’$()!!!!*%’--+,-.,/0,/0,/0121345567,/0,/01,/0,/0,/0,/0345567,/0(345567,/08*8!9!2:&&,-.,/0./)*)/&!#)*)+0)*)${;/0,/0*’345567,/01345567,/0,/0,/0345567,/0*=’?912@A,/034556345567,/0345567,/0,/034556)21&&,-.,-.345567,/0!#$%&,-.,/0345567,/0,-.)21&&,-.!B,2BCD’D?E2F’DD’GH?2-#’I4H#&#DJ’D?&?#KLDMG’HJLGL7+L’K&4I+K#IN2/OOOPH’DI’+JLDIDQJL+I’D?.4J&’7JLD!;;!@;)R!)@2@E2PD?4’D?,2=%#52-?#KLDM’D?+DJHKG-+SL#D’HJLGL7+L’K&4I+K#HJ’+J4’JHIN2/OOOBDJHKT6IJ#&I-’M’5LD#@)))U!:R@*212N2@))@!@2U2N2@))@@2:2N2@))@12202!;;;2##################################################################11@))1;带修正因子的自组织模糊PID控制在气动人工肌肉位置控制中的应用作者：范伟，彭光正，高建英，宁汝新作者单位：北京理工大学SMC北理工技术中心,北京,100081刊名：液压与气动英文刊名：CHINESEHYDRAULICS&PNEUMATICS年，卷(期)：2003，(9)被引用次数：3次参考文献(6条)1.CPChon.BHannafordMeasurementandmodelingofartificialmuscles19962.BTondu.PLopezModelingandcontrolofMckibbenartificialmusclerobotactuators20003.黄雨气动人工肌肉驱动特性实验研究[期刊论文]-液压与气动2002(12)4.隋立明气动人工肌肉改进模型研究[期刊论文]-液压气动与密封2002(02)5.隋立明气动人工肌肉驱动关节特性研究[期刊论文]-液压与气动2002(03)6.田社平人工肌肉快速、高精度位置控制的研究1999相似文献(10条)1.期刊论文范伟.彭光正.高建英.宁汝新气动人工肌肉驱动球面并联机器人的位置控制研究-北京理工大学学报2004,24(6)研究将气动人工肌肉驱动器应用于柔索驱动三自由度球面并联机器人机构,介绍了该机器人的运动学模型,提出一种简便的轨迹规划方法,在建立的实验测控系统中,应用含并联机器人的位置逆解和对气动人工肌肉的智能PID控制的位置控制算法,实现对机器人末端的位置控制,通过机器人的位置正解验证了位置控制的控制效果.2.学位论文董宗彬气动人工肌肉伺服系统的位置控制研究2007气动技术具有一系列显著优点，因此在工业生产中得到了越来越广泛的应用，已成为实现自动化技术不可缺少的手段。而气动人工肌肉作为一种新型的气动执行元件，具有结构简单、功率自重比大、有良好柔性、无泄漏、不会损害操作对象等优点。本文以气动人工肌肉为研究对象，通过理论分析建立了气动人工肌肉较为完整的静动态数学模型，在对气动人工肌肉伺服系统特性分析的基础上提出了采用改进的单神经元自适应PID控制算法对气动人工肌肉的伺服系统进行位置控制。首先，本文在分析气动人工肌肉理想静态数学模型不足的基础上，抓住影响气动人工肌肉特性的主要因素，气动人工肌肉壁厚、摩擦的影响和气动人工肌肉末端弧度的影响，建立了相对简单而又较为完整的气动人工肌肉静态数学模型。其次，将气动人工肌肉系统作为一种气压传动系统来研究，并将气动人工肌肉视为变截面积气缸，在气缸动态特性方程的基础上方便地推导出了描述气动人工肌肉系统动态特性的非线性数学模型，并通过软件仿真了气动人工肌肉的动态特性，仿真表明：气动人工肌肉伺服系统是个强非线性系统。然后，针对气动人工肌肉控制系统强非线性、难于建立精确数学模型的特点，在对其特性分析的基础上，提出气动人工肌肉位置伺服系统的改进单神经元自适应PID控制策略。通过软件仿真表明：常规PID控制由于控制输入的剧烈颤振，容易引起系统响应的抖动，不能获得较好的动态特性，而且对不同压力的适应能力太差，而改进的单神经元自适应PID控制不仅改善了系统动态性能，而且响应平滑。气动人工肌肉位置伺服系统的稳态位置控制精度可达到±0.1mm，对于气动人工肌肉位置控制系统来说，改进的单神经元自适应PID控制是可行的、合理的。为采取其它更有效的方法对气动人工肌肉伺服系统进行位置控制奠定了基础。3.期刊论文范伟.彭光正.高建英.宁汝新气动人工肌肉驱动三自由度球面并联机器人关节的位置控制研究-液压气动与密封2003(6)将气动人工肌肉驱动器应用于柔索驱动三自由度球面并联机器人关节,介绍了该机器人关节的运动学模型,提出了一种简便的轨迹规划方法,建立了关节的实验测控系统,应用智能PID算法控制气动人工肌肉的位置从而实现对关节末端的位置控制,在现有的实验条件下,取得了比较满意的控制结果.4.会议论文范伟.彭光正.高建英.宁汝新气动人工肌肉驱动三自由度球面并联机器人关节的位置控制研究2003创新性地将气动人工肌肉驱动器应用于柔索驱动三自由度球面并联机器人关节,介绍了该机器人关节的运动学模型,提出了一种简便的轨迹规划方法,建立了关节的实验测控系统,应用智能PID算法控制气动人工肌肉的位置从而实现对关节末端的位置控制,在现有的实验条件下,取得了比较满意的控制结果.5.学位论文黄雨气动人工肌肉驱动特性实验研究2003气动人工肌肉是一种具有优良柔顺性能的新型驱动器.作为柔性驱动器,它比传统驱动器更安全.气动人工肌肉因为其驱动特性较差而难以进行控制,这限制了它的应用.为了普及气动人工肌肉在工业机器人领域中的应用,需要对其驱动特性和控制方法进行研究.该论文主要完成了如下工作:1.研究了气动人工肌肉的运动机理,根据理想静态特性模型对气动人工肌肉的特性进行了讨论.2.建立了气动人工肌肉新型试验台和计算机辅助测试系统,所有的测量和控制工作都可由计算机实现.3.对气动人工肌肉的静态特性模型进行理论分析,在此基础上设计实验方案对模型进行验证.4.对由一对气动人工肌肉驱动的关节进行了静态模型的推导.根据该模型对关节的驱动特性进行分析.5.建立了气动人工肌肉驱动关节试验台,对关节的驱动特性进行了实验研究.6.对驱动关节进行了位置控制的实验,实验结果表明PID控制算法不理想.对PID控制算法进行改进,改善了系统的控制性能.最后,对该课题进行总结,并提出后续研究设想.6.期刊论文李英.彭光正.范伟.LIYing.PENGGuang-zheng.FANWei模糊PID控制在气动人工肌肉位置控制中的应用-液压与气动2005(4)介绍了模糊PID控制算法,并将其应用到气动人工肌肉的位置控制中,实验表明,相对于PID控制,模糊PID控制器的参数在线自调整能力使位置控制的响应速度、精度都有不同程度的提高,消除了超调量,稳态无误差,具有很强的自适应性.7.期刊论文黄雨.彭光正.范伟气动人工肌肉驱动关节PID位置控制研究-液压与气动2003(4)气动人工肌肉是一种具有柔顺性的新型驱动器.文章在对人工肌肉及其驱动关节进行实验研究及建模的基础上,采用PID方法对人工肌肉驱动的关节进行了位置控制的研究,取得了较为理想的控制效果.8.会议论文彭光正气动人工肌肉的研究——北京理工大学SMC技术中心研究工作简介2004气动人工肌肉(PneumaticMuscleActuator以下简称PMA)作为一种新型的驱动器,具有许多其他驱动器所不具备的优点,其结构简单,动作灵活,输出力/自重比大,具有独特的仿生性和柔顺性.北京理工大学SMC技术中心自1999年开始致力于气动人工肌肉方面的控制研究和机器人方向的应用研究,主要有以下三方面:(1)PMA的特性研究,主要包括气动人工肌肉的运动机理、静态特性、驱动关节特性研究等;(2)PMA的控制研究,针对PMA的非线性和迟滞性,采用智能控制算法对PMA进行位置控制、力控制、柔顺性控制等,提高PMA的控制精度和控制效果;(3)PMA的应用研究,开发了可用于机器人腕、颈等关节的模型平台,PMA驱动的仿人机械手臂,以及正在研制中的微型PMA和多指灵巧手等.9.学位论文陈雷气动人工肌肉位置控制的研究2010本文以德国Festo公司生产的MAS型气动人工肌肉为研究对象，通过理论分析建立了气动人工肌肉的静动态数学模型，并通过实验和仿真加以验证。在对气动人工肌肉控制系统特性分析的基础上运用模糊理论和自适应控制方法设计了气动人工肌肉的模糊自适应整定PID控制策略，并对其进行仿真分析。首先，基于能量守恒定律，抓住影响气动人工肌肉的主要因素，橡胶弹性力以及橡胶筒与纤维层间摩擦力的影响，建立了相对简单而又较为完整的气动人工肌肉静态