外骨骼机器人能够在保证人体各种动作与机械之间相互协调情况下,大幅提升人体力量,实现长途行军和负重搬运,完成侦查、作战、运输等任务,也可以协助躯体力量不足者进行运动和康复,应用前景广阔。由于液压系统具有功重比大、响应速度快等优势,使液压驱动型外骨骼机器人更能适应大负载与高动态能力等需求。该类液压外骨骼机器人具有多个关节自由度,各自由度通常安装一个高度集成的液压驱动单元,用于其高性能运动控制。液压驱动单元一般可分为阀控缸系统和泵控缸系统,泵控缸系统采用电静液系统,相比阀控缸系统,虽然控制精度和响应能力较差,但其能源利用率较高,可大幅提升液压外骨骼机器人的续航能力。但电静液系统引入了压力-流量非线性、摩擦非线性和死区等诸多问题,若能进行补偿并改善其位置及力控制性能,将有助于进一步促进电静液系统在外骨骼机器人领域的应用。本文以提高电静液系统位置及力控制性能为目标,重点开展以下工作:(1)进行电静液系统位置控制及力控制数学建模与性能分析。介绍该系统的系统组成与工作原理,建立考虑了压力-流量非线性等因素的位置及力控制非线性数学模型。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,在多工况下分别分析位置及力控制系统的控制性能。(2)进行电静液系统位置控制实验、力控制实验和抗干扰性能测试实验。搭建电静液系统实验台,分析电静液系统实验台硬件和软件组成,利用实验台分别开展位置控制实验、力控制实验,分析其位置及力控制系统控制性能较差的原因。搭建电静液力控制系统抗干扰性能测试实验台,进行电静液力控制系统的抗干扰实验,给出力控制系统的抗干扰性能及多工况适应能力。(3)研究电静液位置控制系统复合控制方法。分析电静液控制系统中摩擦力变化特性,建立stribeck摩擦模型。针对摩擦力对位置控制系统控制性能的影响,研究独立于摩擦模型的非线性PID和基于干扰观测器的摩擦补偿两种控制方法,在多工况下仿真分析两种控制方法的控制性能。结合两种控制方法形成电静液位置控制系统复合控制器,通过仿真和实验测试,验证该复合控制器的有效性,结果表明该复合控制器在一定程度上能够提升位置控制系统控制性能。(4)研究电静液力控制系统复合控制方法。针对力控制系统出现的波形失真现象,研究基于最小均方误差(LMS)自适应滤波的谐波抑制控制方法,仿真分析该控制方法的控制效果,减小谐波信号对力控制系统的干扰。针对力控制系统出现的平顶现象,研究力控制系统非线性PID控制方法,并结合基于LMS自适应滤波的谐波抑制控制方法,形成电静液力控制系统复合控制器,在多工况下进行仿真和实验测试,结果表明该复合控制器可以改善力控制系统控制性能。最后,在不同位置信号干扰下,仿真分析力控制系统复合控制器抗干扰能力,利用抗干扰性能测试实验台,进行实验验证,结果表明该复合控制器具有一定抗干扰能力。