Position control of a bellows artificial pneumatic muscle

U ovom je radu obrađena tematika regulacije pomaka umjetnog pneumatskog mišića s mijehom. Analizirana su svojstva umjetnih pneumatskih mišića s mijehom, te su opisani razvoj i primjena u industriji, robotici i rehabilitaciji. Opisane su metode optimizacije regulacijske tehnike za pneumatske mišiće. Analizirani su teoretski temelji PID regulatora i LQR (linearni kvadratni regulator). Izgrađen je matematički model umjetnog pneumatskog mišića na temelju identifikacije sustava. Dobiveni matematički model korišten je kao baza za izgradnju linearnog kvadratnog regulatora. Provedena su detaljna laboratorijska ispitivanja odziva za obje izvedbe pneumatskog mišića. Rezultati odziva na odskočnu funkciju PID i LQR regulacije su grafički prikazani i analizirane su njihove karakteristike poput vremenske konstante i vremena porasta.This paper describes position control of a bellows pneumatic artificial muscle. The properties of bellows type pneumatic artificial muscles are analysed, the development and possible applications in industry, robotics and physical rehabilitation are described. Optimisation methods for control algorithms applied to artificial muscle control are described. The theoretical basics of PID and LQR controllers are analysed. A mathematical model of a pneumatic artificial muscle is developed by using system identification technique. The resulting mathematical model is used as a basis for developing linear quadratic regulator. Experimental testing of two pneumatic muscles is conducted. The results of the response to a step change using PID and LQR methods are compared and response characteristics such as rise time and time constant are analysed