基于混合 $H_2/H_\infty$ 综合的绳驱SEA阻抗控制

目的：本文提出了一种具有混合 $H_2/H_\infty$ 综合与松弛无源性的阻抗控制方法，用于应用于物理人机交互的绳驱串联弹性致动器。设计/方法/途径：为了塑造系统的阻抗以匹配期望的动态模型，阻抗控制问题被重新表述为阻抗匹配结构。期望的竞争性能要求以及来自物理系统的约束可以通过各自信号的加权函数来表征。考虑到人体运动的频率特性，稳定人机交互所需的无源性约束（需在整个频谱上满足，可能带来保守的解）已被松弛，使其仅约束低频段。因此，阻抗控制成为一个混合 $H_2/H_\infty$ 综合问题，并可获得动态输出反馈控制器。发现：所提出的阻抗控制策略已在绳驱串联弹性致动器平台上通过仿真和实验对各种期望阻抗进行了测试。实际交互扭矩在期望的范数边界内良好地跟踪了期望扭矩，且控制输入被调节在电机速度限制以下。闭环系统可在低频下保证松弛无源性。仿真和实验结果均验证了所提方法的可行性与有效性。原创性/价值：这种具有混合 $H_2/H_\infty$ 综合与松弛无源性的阻抗控制策略，为物理人机交互控制提供了一种新颖、有效且较少保守的方法。