机械工程学报

作者：丁孺琦, 王振, 程敏, 徐兵, 刘子辰

单位：1. 华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室 南昌 330013;2. 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室 杭州 310027;3. 重庆大学机械传动国家重点实验室 重庆 400044

关键词：液压机械臂,基于模型的控制,动力学模型,参数辨识,前馈流量补偿；

基金：国家自然科学基金(U21A20124, 52175050)、浙江省重点研发计划(2022C01039)和江西省自然科学基金(20212ACB214004)资助项目。

液压机械臂具有高度非线动力学特性，末端轨迹跟踪误差大。为此，提出一种辨识动力学参数的基于模型的控制算法(Model-based control, MBC)。该控制算法由外环的液压缸位置反馈控制器、内环的力控制器以及前馈流量补偿控制器三部分输出叠加组成。力控制器充分考虑液压机械臂动力学模型，动态补偿惯性力、重力和摩擦力等干扰力对控制精度的影响；位置控制器用以消除液压执行器造成的力偏差；前馈流量补偿器根据液压执行器动力学模型计算流量补偿量，提高系统响应与精度。针对动力学模型中存在的参数不准确问题，采用了最小二乘参数辨识的方法，在激励轨迹下获取液压机械臂动力学参数精确值。试验结果表明，所提出的辨识动力学参数的MBC控制算法相比3D模型参数的MBC控制在自由空间运动位置跟踪精度提升了39.24%，相比与传统PID控制提升了93%，显著提高了轨迹跟踪精度。

来源：2023年第14期

《机械工程学报》期刊编辑部

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