四足机器人对角小跑步态下液压驱动单元位置伺服控制特性参数灵敏度研究

来源：机器人杂志2015年第1期北京时间：

作者：孔祥东, 俞滨, 权凌霄, 巴凯先, 李满天

摘要：高性能四足仿生机器人的关节由高度集成的液压驱动单元（HDU）驱动，液压传动的引入在带来高性能的同时，也增强了非线性和参数时变性等问题，此外机器人各关节复杂多变的载荷特性，也增大了每个关节 HDU 的控制难度．为了有针对性地进行对角小跑步态的控制补偿，研究了各HDU 位置控制特性的主要影响参数． 首先，考虑伺服阀动态特性、压力－流量非线性、伺服缸活塞初始位移及摩擦非线性，搭建其位置伺服控制系统． 基于HDU 实际结构参数和工作参数建立仿真模型．将HDU 实测的摩擦力及对角小跑步态下各关节实测的位移与 外负载力数据加载至仿真模型中，得出HDU 伺服控制的输出位移及负载力仿真曲线，并进行了试验验证．基于位置伺服控制方程，推导含非线性和时变参数的灵敏度方程表达式，进而求解4 个关节工况下HDU 输出位移对各参数的灵敏度函数．以采样时间内参数变化引起输出变化的最大值及参数变化引起输出变化绝对值的总和为灵敏度 衡量指标，给出指标变化柱形图，分析各参数灵敏度变化规律，并对各HDU 中供油压力、比例增益、活塞初始位 移及外负载力4 个参数的灵敏度指标进行试验验证．最后得到了对角小跑步态下影响各关节HDU位置控制特性的主要和次要影响参数，为位置补偿控制器的设计提供了参考．

关键词：四足机器人, 液压驱动单元, 位置伺服控制, 灵敏度分析