[发明专利]腿足式机器人液压系统汽油发动机转速伺服控制方法

说明书

一种腿足式机器人液压系统汽油发动机转速伺服控制方法，(1)计算出发动机转速误差e和转速误差的变化率ec；(2)e和ec经过模糊逻辑计算之后，输出比例系数增量△k_p和积分系数增量△k_i；(3)比例系数k_p＝k_p0+△k_p，积分系数k_i＝k_i0+△k_i；(4)计算出油门开度S₁＝S_{1_old}+k_p*ec+k_i*e；(5)由液压油流量变化引起的油门开度变化为S₂＝k_Q*△Q；(6)最终油门开度S_f＝S₁+S₂，油门开度以PWM的形式控制舵机旋转，通过油门线控制发动机节气门的开度来控制进气量，最终控制发动机转速。本发明采用前馈控制，在流量突变的情况下能很好的保证转速稳定；采用模糊自整定对参数进行在线修改，满足不同控制要求，使系统具有良好的动态和静态性能。

技术领域

本发明涉及一种用于液压腿足式机器人的汽油发动机转速伺服控制方法，属于汽油机驱动液压系统的控制技术领域。

背景技术

在腿足式机器人的驱动方式中，需要保证机器人的高动态性和负载能力，因此其机载液压系统的动力源应该有很高的能量密度。电驱动虽然有噪声小等优点，但是其续航能力差、电池充电慢等缺点影响其在腿足式机器人领域的应用，汽油发动机的效率更高，体积更小且重量更低，便于实现机器人能源系统的机载化，因此由发动机驱动的液压系统是腿足式机器人驱动系统较为理想的解决方案。机器人液压系统的动力由汽油发动机提供，汽油发动机带动变量柱塞泵转动，将机械能转化为液体的压力能。机器人要稳定地工作，要求液压系统提供稳定的动力，需要调节汽油发动机转速，使变量柱塞泵在相应的工况下维持稳定的转速。

发动机控制在车辆定速巡航系统和挖掘机中的应用最为常见。但用于汽车定速巡航中的发动机均体积较大，不适用于液压驱动腿足式机器人，而且对汽车的驱动也不同于液压系统的驱动；挖掘机中用于驱动液压系统的发动机均为柴油发动机而腿足式机器人上所使用的汽油发动机，且挖掘机的工况与腿足式机器人的工况也不尽相同。因此，针对用于驱动腿足式机器人液压系统的汽油发动机，必须设计一种新的控制器以及控制方法控制发动机转速。

中国专利文献201310264575X公开的《汽油发动机驱动腿足式机器人液压系统用控制系统及控制方法》，包括控制器，以及与控制器连接的读取液压系统油面的油面电位计、读取液压系统液压油温度的温度传感器、读取液压系统油压信号的压力传感器，控制器通过CAN接口与上位机系统通信。

上述系统的控制器通过信号控制发动机的启动与熄火以及液压系统换向阀的油口接通或断开，控制器通过舵机调节节气门开度，实现发动机转速的恒定，并且可以通过传感器实时监测系统的工作情况，但是机器人系统的流量需求增大之后，需要更换更大功率的发动机，原来的控制方法并不能满足大功率发动机的转速控制；且测速复杂，需要对发动机的输出轴进行改造，增加了装配难度。

发明内容

本发明为了解决现有机器人液压系统汽油发动机控制技术存在的不足，提供一种使系统具有良好动态和静态性能的腿足式机器人液压系统汽油发动机转速伺服控制方法。

本发明腿足式机器人液压系统汽油发动机转速伺服控制方法，采用带有前馈控制的PI方法(比例和积分)，其中比例和积分系数通过模糊逻辑自动调整，具体步骤如下：

(1)根据发动机设定转速v_ref和发动机实际转速v_fed，计算出转速误差e和转速误差的变化率ec,其中e＝v_fed-v_ref，ec＝(v_fed-v_ref)/T，T为控制周期0.02秒；