[发明专利]用于液压驱动腿足式机器人的汽油发动机转速控制方法

说明书

一种用于液压驱动腿足式机器人的汽油发动机转速控制方法，采用带有前馈控制的PI控制器进行PI控制方法，其中PI控制器的输出通过模糊控制器进行模糊逻辑自动调整，步骤如下：(1)根据发动机给定转速V_ref和发动机实际转速V，计算出转速误差e_k和转速误差的变化量de；(2)PI控制器根据转速误差e_k和转速误差变化量de，使用分段式增量式PI算法计算输出u_{k_fb}；(3)输出液压油流量的变化量ΔQ；(4)模糊控制器根据转速误差e_k和液压油流量的变化量ΔQ，经模糊逻辑计算输出u_{k_ff}，u_{k_fb}和u_{k_ff}的差u_{k_fb}‑u_{k_ff}作为最终输出，控制汽油发动机的转速。本发明易于实现，且参数调节速度快，保证系统流量始终维持稳定，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驱动腿足式机器人的汽油发动机转速控制方法，属于汽油机驱动液压系统的控制技术领域。

背景技术

发动机控制常见于汽车的控制系统以及挖掘机的应用。汽车中采用的电控单元通过控制电喷单元控制发动机转速，然而由于其发动机尺寸过大，故不适于机器人应用，而且对汽车的驱动和液压系统的驱动也不同。挖掘机中驱动液压系统的通常为柴油机，而机器人上使用的为汽油机。

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。

CN106870181A公开的《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，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；

(2)上述转速误差e和转速误差的变化率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)最终，比例系数k_p＝k_p0+△k_p，积分系数k_i＝k_i0+△k_i；

(4)采用增量式PI算法计算出油门开度S₁，S₁＝S_{1_old}+k_p*ec+k_i*e，其中S_{1_old}为上一执行周期中的油门开度；

(5)机器人运动过程中的液压油流量变化△Q由前馈控制进行补偿，由液压油流量变化引起的油门开度变化为S₂＝k_Q*△Q，其中k_Q＝27.7min/L；