[发明专利]一种流体驱动串并联仿生鱼的变阻抗控制方法

摘要

本发明提供一种流体驱动串并联仿生鱼的变阻抗控制方法，解决了由于水环境动力学引起的非粘性比例阻尼模态解耦问题。步骤如下：1、构造模态解耦矩阵T，2、进行模态坐标变换，3、施加模态空间变阻抗控制律，4、调节各阶模态控制器比例增益矩阵Kp及阻抗增益系数Kf。利用流体驱动并联机构的特点，在模态空间内构造了一种调节模态阻尼的阻抗控制方法，能够有效的消除水环境引起的过阻尼特性，激发仿生鱼的模态谐振，最终实现仿生鱼利用模态共振进行摆动推进的游动机理。本发明不仅物理意义清晰，而且控制方法简单有效。

主权项

1.一种流体驱动串并联仿生鱼的变阻抗控制方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：构造模态解耦矩阵T(1.1):求解二阶特征值问题(Mactλ2+Bactλ+Kact)v＝0，获得2n个特征值λi，其中，Mact,Bact,Kact分别为铰点空间质量阵、阻尼阵及刚度阵，(1.2):对特征值进行排序；将特征值分为两组：2c个复共轭特征值及2r＝2(n‑c)个实特征值，其中：2c个复共轭特征值的排列方式为2r个实特征值的排列方式为{λc+1＜…＜λn＜λn+c+1＜…＜λ2n}，(1.3):特征向量归一化，求解方程：获得λ_j所对应的归一化特征向量v_j，j＝1,2,…,n，(1.4):构造解耦矩阵，其中：V＝[v₁|…|v_n],Λ＝diag[λ₁,…,λ_n],步骤2：进行模态坐标变换，具体方法为：(2.1):根据支腿压差信号P_L构造状态变量c_k为支腿刚度系数，A_p为支腿活塞有效作用面积，(2.2):构造模态空间状态变量P_d,步骤3：施加模态空间变阻抗控制律：其中：i为伺服阀电流输出信号；e为支腿位移偏差信号；K_p为比例增益矩阵，K_f为阻抗调节增益矩阵，步骤4：调节各阶模态控制器比例增益矩阵Kp及阻抗调节增益矩阵Kf，具体方法为：其中，ξ为各阶模态控制器设定阻抗矩阵，ξ＝diag(ξ_i)；其中k_q为伺服阀流量系数。