基于MFAC-ILC的PAM-MRB柔性膝关节的仿真与试验研究

• 作者: 罗天洪 付强
• 来源期刊: 机械传动
• 学科: 医学
• 关键词: 气动人工肌肉;磁流变阻尼器;无模型自适应控制;迭代控制
• 年，卷（期）: 2025,（1）
• 页码范围: 44-52
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16578/j.issn.1004.2539.2025.01.006

摘要

【目的】针对气动人工肌肉（Pneumatic Artificial Muscle, PAM）与磁流变阻尼器（Magnetorheological damper, MRB）复合结构的非线性对PAM-MRB膝关节运动轨迹的跟踪精度的影响，提出一种无模型自适应控制（Model-Free Adaptive Control, MFAC）结合迭代学习控制（Iterative Learning Control,ILC）算法的方法。【方法】首先，结合气动肌肉与磁流变阻尼器的力学模型，推导出PAM-MRB柔性膝关节的动力学模型；其次，利用无模型自适应控制结合迭代算法设计出无模型自适应迭代控制器（Model-Free Adaptive Iterative Controller, MFAC-ILC），并使用Matlab软件对所提控制方法的有效性进行仿真验证；最后，搭建样机平台对提出的控制方法进行试验验证。【结果】结果表明，MFAC-ILC比比例、积分、微分（Proportion, Integral, Differential, PID）控制有着更好的控制效果，控制误差降低5°左右；相较于PID控制，MFAC-ILC对PAM-MRB柔性膝关节有着更快的轨迹跟踪收敛速度，跟踪误差降低了2°，并且避免了因为膝关节建模准确性问题带来的轨迹跟踪误差。