杨秀霞　王　亭　杨智勇

(1.海军航空工程学院控制工程系　烟台　264001)(2.海军航空工程学院7系　烟台　264001)



基于类牛顿学习律的携行外骨骼系统控制*

杨秀霞1王亭2杨智勇2

(1.海军航空工程学院控制工程系烟台264001)(2.海军航空工程学院7系烟台264001)

摘要为了提高系统的控制速度及精度,运用携行系统重复运动这一特性,根据类牛顿迭代学习律的理论,构造了时变的下肢外骨骼迭代学习算子,考虑了人机作用力。仿真结果表明了该方法的可行性及有效性。

关键词携行外骨骼系统; 类牛顿学习律; 人机作用力

Class NumberTP241.3

1　引言

“携行外骨骼系统”是一种新概念携行承载外骨骼系统,其将人的智能与机械腿的机器能量结合在一起。人作为整个系统的控制中枢,控制系统的行走方向和速度,可以完成人最擅长而机器却望其项背的那些任务;携行系统则承载人所背负的负荷,跟随人的运动[1]。

外骨骼的力控制、虚拟力矩控制等控制方法需要在每个时刻对系统动态方程及控制算法进行解算,没有充分利用人体运动的信息,这势必造成不必要的资源浪费,并且系统的动态响应过程也会存在相应的延迟,同时,虚拟力矩控制需要下肢外骨骼的精确质量属性,而摩擦、死区等非线性均会影响模型的准确性。在正常行走一段时间后,若根据人体行走的生物力学模型及穿戴者的一些信息,对外骨骼加入学习控制,则可减少人体及外骨骼的能量消耗。

学习控制可采用模型预测法、神经网络学习、迭代学习等方法,而其中迭代学习特别适于下肢外骨骼的重复运动学习,为此本文采用迭代学习控制,利用人体行走的这一重复过程,提高控制的速度和精度。……