Kraftkompensationsregelung für elektrohydraulisches Servosystem mit Pumpen-Ventil-Kombiantrieb mittels QFT-DTOC

Zusammenfassung Jedes Gelenk eines hydraulisch angetriebenen beinbewegelnden Roboters verwendet eine hochintegrierte hydraulische Antriebseinheit (HDU), die ein hohes Leistungs-Gewichts-Verhältnis aufweist. Die meisten HDUs sind jedoch drosselventilgesteuerte Zylindersysteme, die hohe Energieverluste aufweisen. Im Gegensatz dazu bieten Pumpenregelungssysteme eine hohe Effizienz. Dennoch ist ihre Reaktionsfähigkeit unbefriedigend. Um die Vorteile von Pumpen- und Ventilregelungssystemen vollständig zu nutzen, wurde in dieser Studie ein neuer Typ von Pumpen-Ventil-Kombiantriebssystem (PCDS) entworfen, der nicht nur die Energieverluste effektiv reduzieren kann, sondern auch die Antwortgeschwindigkeit und Antwortgenauigkeit der HDUs in den Roboter-Gelenken gewährleistet, um die Leistungsanforderungen der Roboter zu erfüllen. Dabei wird ein nichtlineares mathematisches Modell des PCDS-Kraftregelungssystems zuerst eingeführt, um die Anforderungen an die Kraftregelung hinsichtlich Energieeinsparung, hoher Präzision und schneller Reaktion des Roboter-Gelenk-HDU zu berücksichtigen. Darüber hinaus werden Faktoren wie Druck-Strömungs-Nichtlinearität, Reibungs-Nichtlinearität, Lastkomplexität und Variabilität sowie andere Einflussfaktoren auf das System betrachtet, und eine neuartige Kraftregelungsmethode basierend auf quantitativer Rückmeldetheorie (QFT) und einem Störungsmomentbeobachter (DTO) wird entworfen, die hier als QFT-DTOC bezeichnet wird. Diese Methode verbessert die Steuerungsgenauigkeit und Robustheit des Kraftregelungssystems, reduziert die Auswirkungen des Störungsmoments auf die Regelungsleistung des Servomotors und verbessert die gesamte Kraftregelungsleistung des Systems. Schließlich wird eine experimentelle Überprüfung mithilfe der PCDS-Leistungstestplattform durchgeführt. Die experimentellen Ergebnisse und quantitativen Daten zeigen, dass das hier vorgeschlagene QFT-DTOC die Kraftregelungsleistung des PCDS signifikant verbessern kann. Die relevante Kraftregelungsmethode kann als untere Regelungsmethode für das hydraulische Servosystem verwendet werden, um eine Grundlage für die Implementierung der oberen Trajektorienplanung des Roboters zu bieten.