(录用定稿)网络首发时间:2019-12-11 13:44:31

SEAs具有在确保机器人性能的基础上兼顾其安全性的特点,因此被广泛地应用在康复机器人中.为实现良好的康复训练效果,机器人需根据实际要求呈现不同的阻抗特性.本文采用μ综合技术解决了SEAs导纳控制器的设计问题.首先,考虑参数摄动,传感器噪声,输入干扰及控制输入限制等不确定性因素,建立SEAs模型.其次,应用混合稳定性原理分析系统的交互稳定性.由于无源环境的阻抗在高频段必然呈现小增益特性,所以,当端口导纳在低频段满足无源性,高频段具有小增益时,就能确保交互的稳定性.然后,将SEAs的导纳控制综合问题转化为实际端口导纳与期望导纳匹配的μ综合问题.最后,通过调节加权函数,不仅让SEAs闭环系统的端口导纳逼近期望的端口导纳,还能同时满足交互稳定性条件,从而可以独立于环境因素来设计导纳控制器.仿真结果表明,基于μ综合方法设计的控制器,能精确地逼近期望的端口导纳,且确保交互稳定性.另外,通过Hankel逼近方法得到的降阶控制器也具有满意的控制效果.

国家自然科学基金(61773065,61075080); 哈尔滨工业大学机器人与系统国家重点实验室开放式基金(SKLRS-2017-KF-05)资助;

串联弹性驱动器; μ综合; 导纳控制; 混合稳定性;

10.16383/j.aas.c180576

TP242

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自动化学报

Acta Automatica Sinica

ISSN:0254-4156

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