气动人工肌肉特性及控制研究

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本文通过建模仿真与实验的方法研究了气动人工肌肉的静动态特性。在对气动人工肌肉控制系统特性分析的基础上应用变结构控制方法设计了气动人工肌肉变结构控制策略。文章分析了导致以往的气动人工肌肉输出力模型与实际输出力相差较大的原因,在考虑气动人工肌肉橡胶的橡胶弹性力以及橡胶筒与纤维层间摩擦力的基础上,建立了相对简单而又较为完整的气动人工肌肉输出力的数学模型;将气动人工肌肉系统作为一种气压传动系统,同时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;在理论分析的基础上对气动人工肌肉的静动态特性进行了实验研究,证明了静动态数学模型的正确性,并基于实验及仿真结果讨论了气动人工肌肉的静动态特性,为气动人工肌肉的特性研究奠定了理论基础。
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