气液上肢外骨骼系统分数阶建模及控制方法

简介

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。