1. 本选题研究的目的及意义
气动人工肌肉是一种新型柔性驱动器，具有柔韧性好、重量轻、功率密度高、运动特性类似于生物肌肉等优点，在仿生机器人、康复医疗、工业自动化等领域展现出巨大的应用潜力。
然而，气动肌肉固有的非线性、迟滞性以及易受负载变化影响等问题，对精确控制提出了挑战，尤其在变负载条件下，其动态特性更加复杂，传统控制方法难以满足高精度轨迹跟踪的需求。
本课题以变负载条件下的气动肌肉为研究对象，开展动态建模与轨迹跟踪控制研究，旨在提高其控制精度和动态响应性能，为气动肌肉在实际应用中的推广提供理论和技术支撑。
2. 本选题国内外研究状况综述
气动肌肉作为一种新型的柔性驱动器，近年来受到了广泛关注。
国内外学者在气动肌肉的建模、控制和应用方面开展了大量研究工作，并取得了一定的成果。
1. 国内研究现状
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
本课题主要研究变负载条件下的气动肌肉的动态建模及其轨迹跟踪控制问题，具体内容如下：
1.分析气动肌肉的工作原理和特性，研究变负载对其动态特性的影响。
2.建立变负载条件下气动肌肉的动态数学模型，并通过实验数据进行验证。
3.研究基于PID控制和滑模控制的轨迹跟踪控制策略，并通过仿真分析比较两种方法的控制性能。
4. 研究的方法与步骤
本课题研究将采用理论分析、模型建立、仿真实验和结果分析相结合的方法，具体步骤如下：
1.文献调研阶段：查阅国内外相关文献，了解气动肌肉的特性、建模方法、控制策略以及最新研究成果，为课题研究提供理论基础。
2.模型建立阶段：基于气动肌肉的工作原理和物理特性，建立变负载条件下的气动肌肉动态数学模型。
常用的建模方法包括：力平衡法、能量法、系统辨识法等。
5. 研究的创新点
本课题的创新点在于：
1.针对变负载条件下气动肌肉的动态特性，建立更加精确的数学模型，以克服传统模型难以准确描述变负载影响的局限性。
2.将滑模控制方法应用于气动肌肉的轨迹跟踪控制，设计鲁棒性强的控制器，以提高系统对负载变化和外界干扰的适应能力。
3.通过仿真实验对不同控制方法进行比较分析，为实际应用中选择合适的控制策略提供依据。
6. 计划与进度安排
第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲
第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文
7. 参考文献（20个中文5个英文）
[1] 刘金琨. 滑模变结构控制MATLAB仿真[M]. 北京: 清华大学出版社, 2015.
[2] 刘少强, 王洪斌, 孙立宁. 气动肌肉驱动机器人研究现状与进展[J]. 机器人, 2017, 39(4): 515-526.
[3] 陈柏, 汪伟, 陈强, 等. 基于改进粒子群优化的气动肌肉臂轨迹跟踪控制[J]. 机械工程学报, 2018, 54(23): 126-133.
