针对气动肌肉驱动的四连杆肘关节输入气压与输出角度间的迟滞进行分析。建立肘关节迟滞的 Prandtl Ishlinskii(PI)模型,采用Levenberg-Marquardt方法辨识模型参数;选择改进Play算子合适的包络函数,设计一种可描述非对称迟滞现象的改进PI(Modified PI, MPI)模型,相较于传统PI模型(Classical-PI, CPI),MPI模型对非对称迟滞曲线拟合度更高。基于MPI模型,设计前馈积分逆补偿器,并与PID组成积分逆补偿控制器(MPI-I-I-PID);完成了MPI-I-I-PID、PID与基于CPI模型的积分逆补偿PID控制器(CPI-I-I-PID)的位置控制仿真。仿真结果表明,MPI-I-I-PID可以减小跟踪误差,提高跟踪精度。在不同负载下进行了控制实验,实验结果表明,随着负载增加,补偿效果减弱,为此在补偿器中加入分段PID,MPI-I-I-pPID可减小抖动幅度,降低肘关节跟踪误差,提高位置控制精度和稳定性,验证了迟滞补偿器的有效性。

针对气动肌肉非对称迟滞现象，采用改进Jiles-Atherton（J-A）模型来对其进行描述，并利用自适应权重粒子群来对模型所需参数进行辨识；通过与实验数据进行对比，对所建模型精度进行验证。基于所建迟滞模型，进而提出一种积分逆迟滞补偿器，通过将其引入到PID控制系统中，实现对气动肌肉的迟滞补偿控制。仿真结果表明，引入迟滞补偿器后显著提高了对气动肌肉的控制精度，验证了所提迟滞补偿器的有效性。