气动肌肉三元模型辨识与控制研究

"本文主要探讨了气动肌肉的三元模型的研究，通过实验识别了模型参数，提出了改进的分段模型，并应用有界函数表示阻尼系数。此外，文中还介绍了不同类型的滑模控制方法，通过控制实验验证了模型的准确性。气动肌肉作为一种仿生执行元件，具有诸多优势，但也存在非线性和时变特性，这使得其建模和控制具有挑战性。研究人员已经提出了多种理论模型来描述气动肌肉的行为，包括考虑乳胶管壁厚、两端变形和橡胶材料特性等因素。国内学者也对此进行了改进，建立了拮抗肌模型和多项式模型。最后，文章提到了将气动肌肉视为变截面气缸的动态模型，并考虑了热力学过程。" 本文深入研究了气动肌肉的三元模型，该模型是基于Reynolds的理论，旨在更好地理解和控制这种非线性和时变执行元件。实验结果表明，气动肌肉的有效力系数F与压力P的关系接近线性，而弹簧系数K则呈现分段线性变化，随着压力P的增加先减小后增大。为了更准确地模拟这一行为，作者提出了一个改进的分段模型，同时使用有界的函数来表示阻尼系数B，因为B的数值相对较小，对动力学方程的影响不大。 为了验证模型的有效性，研究者设计并实施了两种不同的滑模控制策略。滑模控制是一种强大的非线性控制系统设计方法，可以有效应对模型的不确定性。实验结果证明了所识别模型在控制应用中的准确性，这为气动肌肉的精确控制提供了理论基础。 气动肌肉作为仿生执行器，与传统电机和气缸相比，具有重量轻、响应快、柔顺性好等优点，广泛应用于机器人、康复设备等领域。然而，其复杂的非线性特性使得建模和控制成为一大挑战。国内外学者通过各种方法，如能量守恒、乳胶管壁厚影响、两端变形以及橡胶材料特性等，不断优化和完善气动肌肉的理论模型。 这篇研究论文对气动肌肉的三元模型进行了深入探讨，通过实验和控制方法验证了模型的有效性，对于理解和控制这类执行元件具有重要的理论价值和实践意义。未来的研究可能将进一步优化模型，提高控制精度，以满足更多实际应用的需求。