基于重心动力学及虚拟模型的单腿平台运动控制

传统单腿平台控制方法仅关注机身的运动,较难适用于腿部重量较大的单腿平台运动的准确控制。在单腿平台运动学及重心动力学建模基础上,提出了融合重心动力学及虚拟模型的控制方法。在单腿平台运动过程分析基础上,运用Simulink与Adams对单腿平台竖直干扰过程及下落缓冲过程进行动力学仿真,并与虚拟模型控制算法进行对比。结果表明,基于重心动力学及虚拟模型的控制方法,能够极大提高单腿平台的控制效果。

基于重心动力学及虚拟模型的负载型四足步行平台对角步态控制方法

为提高负载型四足步行平台对角步态行走的稳定性,减小较大的腿部质量及偏心质量对稳定行走的影响,提出融合重心动力学及虚拟模型的控制方法.应用虚拟模型控制方法对机身及摆动腿加速度进行求解.结合平台重心动力学模型得到其所受合外力,而后应用二次规划将平台合外力分配到支撑腿足端.接着运用逆向动力学和关节空间PD控制得到步行平台关节力矩.通过Adams和Simulink对负载型四足步行平台对角步态行走进行仿真,并将该方法与虚拟模型控制算法进行对比.结果表明重心动力学及虚拟模型控制方法能够使平台姿态角稳定在目标值附近,在平台受到侧向冲击情况下横滚角、俯仰角分别减小约42%、21.8%,在机身偏心全向行走过程中减小50%、89%.证明了所提控制方法能够有效应对较大的腿部质量及偏心质量的影响,提高负载型四足步行平台对角步态行走的稳定性和鲁棒性.

负载型四足步行平台对角步态重量自适应行走控制

针对负载型四足步行平台重量变化时控制问题,提出了基于重心动力学与滑模自适应的控制方法。将步行平台的控制分为机身的控制及摆动腿的控制两部分,应用重心动力学与任务空间PD控制方法进行机身的运动控制,应用虚拟模型控制方法进行摆动腿的运动控制。而后,在平台高度方向应用滑模自适应控制算法,实现步行平台对重量变化的适应及重量识别,结合重心动力学提高平台前进速度及侧向速度跟踪的准确性。运用Adams和Simulink对步行平台重量变化时平地及斜坡对角步态行走进行仿真,并与虚拟模型控制方法进行对比。结果表明,重心动力学及滑模自适应控制算法实现了步行平台对重量的自适应性,且减小了前进速度和侧向速度跟踪误差,证明了所提控制方法的有效性。