研究基于气液并联驱动的上肢外骨骼系统,旨在实现人体上肢的康复运动。采用分数阶质量-流量方程代替传统的整数阶质量-流量方程,建立了气液上肢外骨骼系统的分数阶数学模型。为提高系统控制精度,设计了分数阶2DOF PID控制器。采用灰狼优化算法(GWO)解决控制系统多控制参数优化问题。为验证所提控制方法的有效性,通过搭建气液上肢外骨骼系统实验平台进行了实验研究。通过典型信号跟踪控制实验,验证分数阶PID控制器和GWO参数优化算法的有效性。实验对比表明,分数阶2DOF PID控制算法在超调量更小、精度更高方面优于整数阶PID控制算法。与粒子群优化(PSO)算法相比,采用GWO优化算法获得了更好的系统响应性能。

以缩减结构尺寸、简化制造工艺、降低制造成本、提高传动效率为目标,在分析、比较国内外同类产品优缺点的基础上,经反复论证、改进,提出一种不同于国内外同类产品的液压桩锤气液驱动系统设计方案.该方案以应用双杆单作用氮气储能式液压缸和中转油箱为基本结构特征,选用插装阀为主控元件实施'先关后开'设计准则,使产品具有传动效率高、结构紧凑、工作平稳可靠等明显技术优势.首台样机实验的成功不仅证明了它的可行性和优越性,并且为自主开发适应我国建筑业需求的液压桩锤产品奠定了技术基础.