气动人工肌肉关节饱和自适应鲁棒控制策略与仿真

"这篇论文是2008年发表在浙江大学学报(工学版)上的，由谢建蔚、陶国良和周洪合作完成，主要探讨了气动人工肌肉关节的饱和自适应鲁棒控制策略。研究的目的是解决脉宽调制（PWM）控制的高速开关阀驱动的气动人工肌肉关节的轨迹跟踪问题。" 正文: 气动人工肌肉作为一种新型的执行器，因其良好的柔顺性和高能量密度，近年来在机器人、康复设备等领域得到了广泛应用。然而，这类系统的非线性特性以及参数不确定性给控制设计带来了挑战。本文提出的饱和自适应鲁棒控制（SARC）策略，旨在克服这些难题，实现精确的轨迹跟踪。 饱和自适应鲁棒控制是一种结合了确定性鲁棒控制与自适应控制的方法，它通过引入不连续映射函数来处理系统中的饱和现象，即当控制输入达到其物理限制时，控制器能够自动调整以避免进一步的饱和。这一策略可以确保控制系统在面对参数不确定性和未建模动态时保持全局稳定性，同时减小不确定性对系统性能的影响。 论文中，作者们针对气动人工肌肉关节的控制问题，设计了一种基于PWM的控制方案。PWM技术因其高效、灵活的调速能力，常被用于高速开关阀控制。通过使用SARC策略，即使在模型误差和外部干扰存在的情况下，也能保证闭环系统的状态在有限时间内收敛到期望的范围，并能保持在此范围内。此外，通过实施参数自适应律，可以进一步优化跟踪性能，提高系统的动态响应和精度。 仿真结果证明了该控制策略的有效性。在不同的建模误差和干扰条件下，闭环系统的状态都能够迅速收敛到预定的稳定区域。这表明，SARC策略不仅能够应对系统不确定性，还能提供优良的抗干扰能力。因此，这种控制方法对于提高气动人工肌肉关节的控制性能具有显著作用，对于实际应用具有很高的价值。 关键词涵盖了气动系统、气动人工肌肉、自适应鲁棒控制、脉宽调制以及仿真等方面，体现了该研究的多学科交叉特点。文章的文献标识码和文章编号则为后续的引用和检索提供了方便。 这篇2008年的论文展示了在气动人工肌肉关节控制领域的创新成果，通过饱和自适应鲁棒控制策略解决了非线性系统中的跟踪问题，对于推动相关领域的发展和技术应用有着积极的贡献。