[發(fā)明專利]一種液壓驅(qū)動單元的位置控制方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113219829B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設計）人: 巴凱先;宋顏和;張藝杰;陳馨;付承偉;俞濱;高正杰
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

本發(fā)明涉及一種液壓驅(qū)動單元的位置控制方法及系統(tǒng)，所述方法包括如下步驟：獲取液壓驅(qū)動單元的位置誤差；根據(jù)所述位置誤差，基于擬牛頓算法確定用于控制液壓驅(qū)動單元的初始控制信號；根據(jù)所述位置誤差，基于模糊規(guī)則確定控制信號優(yōu)化步長的搜索方向；在所述搜索方向上，采用Armijo?Goldstein準則確定控制信號優(yōu)化步長；利用所述控制信號優(yōu)化步長對初始控制信號進行優(yōu)化，并基于優(yōu)化后的控制信號對所述液壓驅(qū)動單元進行控制，本申請在確定初始控制信號的基礎上，利用模糊、Armijo?Goldstein準則等對初始控制信號進行優(yōu)化，提升了液壓驅(qū)動單元的控制系統(tǒng)的自適應能力和穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明涉及工業(yè)控制技術領域，特別是涉及一種液壓驅(qū)動單元的位置控制方法及系統(tǒng)。

背景技術

足式機器人相對傳統(tǒng)輪式、履帶式移動型機器人，在復雜任務環(huán)境中具有更好的適應能力。液壓足式機器人依托其足式仿生結構和獨特的驅(qū)動方式，能夠在承受大負載的同時在未知、非結構環(huán)境中實現(xiàn)行走、跑動等多種運動姿態(tài)，可擔任野外作戰(zhàn)輔助、核事故后建筑物內(nèi)偵查、生化武器毀傷范圍內(nèi)救援等極限任務。液壓足式機器人腿部作為機器人的動力來源，由仿生機械結構和液壓驅(qū)動單元組成，其中液壓驅(qū)動單元作為腿部“肌肉”，其位置控制精度及穩(wěn)定性直接決定機器人的性能。

國內(nèi)外控制科學的學者提出了多種改善液壓驅(qū)動單元位置控制性能的方法，以反饋、順饋控制為代表的經(jīng)典方法在各類控制系統(tǒng)中表現(xiàn)出一定的通用性，參數(shù)調(diào)整得當?shù)那闆r下能夠取得良好的控制精度；以模型預測控制(MPC，Model Predictive Control)、自抗擾控制(ADRC，Active Disturbance Rejection Control)為代表的現(xiàn)代控制方法則在保證精度的同時，提高了系統(tǒng)的自適應性和魯棒性；以模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制為代表的智能控制算法的運用則進一步提高了控制系統(tǒng)的自適應性。然而這些控制方法均為基于系統(tǒng)模型和人類先驗知識所設計，足式機器人工作環(huán)境復雜，液壓驅(qū)動單元工作條件未知、多變，控制方法在設計之初不能考慮到所有工作狀況，在某些運動工況下會出現(xiàn)響應變慢、精度降低等影響機器人運動控制性能的問題，進而造成機器人運動不平穩(wěn)，甚至整機傾覆等事故。

因此，迫切需要一種高性能位置控制方法，提升液壓驅(qū)動單元的控制系統(tǒng)的自適應能力和穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種液壓驅(qū)動單元的位置控制方法及系統(tǒng)，以提升液壓驅(qū)動單元的控制系統(tǒng)的自適應能力和穩(wěn)定性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種液壓驅(qū)動單元的位置控制方法，所述方法包括如下步驟：

獲取液壓驅(qū)動單元的位置誤差，所述位置誤差為期望位置與液壓驅(qū)動單元的實際輸出位置的差值；

根據(jù)所述位置誤差，基于擬牛頓算法確定用于控制液壓驅(qū)動單元的初始控制信號；

根據(jù)所述位置誤差，基于模糊規(guī)則確定控制信號優(yōu)化步長的搜索方向；

在所述搜索方向上，采用Armijo-Goldstein準則確定控制信號優(yōu)化步長；

利用所述控制信號優(yōu)化步長對初始控制信號進行優(yōu)化；

基于優(yōu)化后的控制信號對所述液壓驅(qū)動單元進行控制，當下一個采樣時間點到達時，返回步驟“獲取液壓驅(qū)動單元的位置誤差”。

可選的，所述根據(jù)所述位置誤差，基于模糊規(guī)則確定控制信號優(yōu)化步長的搜索方向，之前還包括：

判斷所述初始控制信號的TD誤差是否小于誤差閾值，獲得判斷結果；

若所述判斷結果為是，則利用所述初始控制信號對所述液壓驅(qū)動單元進行控制；當下一個采樣時間點到達時，返回步驟“獲取液壓驅(qū)動單元的位置誤差”。