舱外航天服下肢关节阻力矩迟滞特性研究与建模分析

Research and modeling analysis of joint resistant torque hysteresis characteristics of lower limbs in extravehicular spacesuit

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摘要舱外航天服关节阻力矩是评价航天服工效性能以及规划航天员出舱作业任务的重要指标.为研究航天服关节阻力矩的迟滞特性,首先总结了关节阻力矩的产生原因,得到了下肢关节阻力矩与运动角度之间的迟滞关系.其次,采用了 Jiles-Atherton模型去描述关节阻力矩的迟滞特性,同时在实际关节阻力矩数据的基础上,提出了一种模拟退火-粒子群优化算法去辨识Jiles-Atherton模型参数.最后,与改进型粒子群算法相比,所设计的模拟退火-粒子群优化算法收敛速度分别提高了15.58％和10.91％,计算精度提高了 29.31％和11.77％,且对未知关节阻力矩预测误差分别减小了10.89％/25.73％和0.96％/22.2％,验证了设计算法的有效性.另外,根据建模误差特点设计了误差补偿函数,所辨识的Jiles-Atherton模型在误差补偿后对未知关节阻力矩预测误差进一步减小了46.49％/10.95％.计算所得模型可为后续舱外航天服关节助力技术研究提供理论依据.