1.一种重载下单腿液压助力外骨骼控制方法，其将外骨骼的踝关节、膝关节和髋关节的三个液压系统均采用并联式泵阀协调电液系统；每个并联式泵阀协调电液系统包括并联式协调的泵控部分和阀控部分；所述泵控部分包括一个可变转速泵和决定可变转速泵出口流量方向的两个开关阀SV1、SV2；所述阀控部分包括四个伺服阀PV1、PV2、PV3与PV4；根据各关节中液压缸的有杆腔期望流量α2p、无杆腔期望流量Q1m，进行各关节的泵阀流量分配，进而得到各关节对应的变转速泵和伺服阀的控制电压，控制单腿液压助力外骨骼的行动；

其特征在于，所述泵阀流量分配的方法包括确定液压缸i对应的变转速泵的控制电压upi和确定液压缸i对应的伺服阀的控制电压upv1i，upv2i，upv3i，upv4i，根据控制电压对泵控部分与阀控部分进行控制；

其中，确定液压缸i对应的变转速泵的控制电压upi的方法包括以下步骤：确定变转速泵是给液压缸i无杆腔提供流量还是给液压缸i有杆腔提供流量，并据此控制相应开关阀的开关状态：

T

计算Q1madi和α2padi：令Q1mad＝[Q1mad1 Q1mad2 Q1mad3]；

如果Q1mi·Q1madi≤0，那么Q1madi＝0；

如果α2pi·α2padi≤0，那么α2padi＝0；

式中，Q1madi是Q1mad的第i个元素，Q1madi和α2padi分别表示第i个关节采用关节参考轨迹对液压缸无杆腔补偿的低频部分的期望流量和液压缸有杆腔补偿的低频部分的期望流量，xdi表示液压缸i的运动参考轨迹， 是xdi关于 的一阶偏导数，A1i和A2i表示液压缸i中无杆腔和有杆腔的作用面积，V1di＝Vh1i+A1ixdi和V2di＝Vh2i‑A2ixdi分别是第i个液压缸处可压缩容腔V1i和V2i采用运动参考轨迹xdi代替xLi的表达形式， 是弹性模量的估计值，N1d＝diag{A11/V1d1,A12/V1d2,A13/V1d3}，N2d＝diag{A21/V2d1,A22/V2d2,A23/V2d3}，α2pad＝[α2pad1 α2pad2 Tα2pad3]，

T

φ4cd＝[03×7 03×3 03×3 N2dα2pad‑qvd I3×3] ， 是外骨骼系统参数的估计值，FLdad是各关节处液压缸期望补偿驱动力， 和 分别是FLdad关于和t的偏导数， 是液压缸i中有杆腔模型不确定性常值部分的估计值， 是第i个液压缸有杆腔期望压力的导数，Q1mi是第i个关节的无杆腔期望流量，α2pi是第i个关节的有杆腔期望流量；

计算液压缸i对应的变转速泵的期望输出流量Qpdi：Qpdi＝sw1i·Q1madi‑sw2i·α2padi；

如果0≤Qpdi≤Qpbound，那么Qpdi＝0；

式中，Qpbound表示使用变转速泵的最小边界流量；

计算液压缸i对应的变转速泵的控制电压为 式中，kp为流量增益系数。

2.根据权利要求1所述的重载下单腿液压助力外骨骼控制方法，其特征在于，控制相应开关阀的开关状态的方法包括以下步骤：

如果Q1mi＞0，α2pi≥0，那么sw1i＝1，sw2i＝0；

如果Q1mi＞0，α2pi＜0；

如果|Q1madi|≥|α2padi|，sw1i＝1，sw2i＝0；

如果|Q1madi|＜|α2padi|，sw1i＝0，sw2i＝1；

如果Q1mi≤0，α2pi≥0，那么sw1i＝0，sw2i＝0；

如果Q1mi≤0，α2pi＜0，那么sw1i＝0，sw2i＝1；

其中，sw1i和sw2i分别表示液压缸i中泵控部分的流量进入液压缸无杆腔时开关阀的开关状态和进入液压缸有杆腔时开关阀的开关状态。

3.根据权利要求1所述的重载下单腿液压助力外骨骼控制方法，其特征在于，所述关节参考轨迹包括各关节的参考转动角度 参考转动角速度 和参考转动角加速度

4.根据权利要求1所述的重载下单腿液压助力外骨骼控制方法，其特征在于，所述低频部分的期望流量为各关节期望流量模型补偿项中去除直接与测量误差相关的部分后，剩余部分用关节参考轨迹代替实际轨迹计算出来的值。

5.根据权利要求1所述的重载下单腿液压助力外骨骼控制方法，其特征在于，确定液压缸i对应的伺服阀的控制电压upv1i，upv2i，upv3i，upv4i的方法为：Q1pdi＝sw1iQpdi，Q2pdi＝sw2iQpdi，Q1vdi＝Q1mi‑Q1pdi，Q2vdi＝α2pi+Q2pdi式中，Q1pdi和Q2pdi分别表示液压缸i中来自泵控部分的无杆腔期望进油流量与有杆腔期望进油流量，Q1vdi和Q2vdi分别表示液压缸i中来自阀控部分的无杆腔期望进油流量与有杆腔期望出油流量；

如果Q1vdi＞0，那么 upv3i＝0；

如果Q1vdi＜0，那么upv1i＝0，

如果Q1vdi＝0，那么upv1i＝0，upv3i＝0；

如果Q2vdi＞0，那么upv2i＝0，

如果Q2vdi＜0，那么 upv4i＝0；

如果Q2vdi＝0，那么upv2i＝0，upv4i＝0；

式中，kqpv1i、kqpv2i、kqpv3i、kqpv4i分别为液压缸i对应某个伺服阀的流量增益系数，ΔPpv1i和ΔPpv2i分别表示液压缸i中阀控部分供油压力与无杆腔实际压力和有杆腔实际压力的压力差，ΔPpv3i和ΔPpv4i分别表示液压缸i中无杆腔实际压力和有杆腔实际压力与油箱压力的压力差。

6.根据权利要求1所述的重载下单腿液压助力外骨骼控制方法，其特征在于，通过放大板将伺服阀的控制电压upv1i，upv2i，upv3i，upv4i转化为相应伺服阀的控制电流，通过控制电流控制对应伺服阀的阀芯开口位移；通过变转速泵的控制电压upi控制变转速泵的伺服电机的转速。

7.根据权利要求1所述的重载下单腿液压助力外骨骼控制方法，其特征在于，各关节液压缸中无杆腔期望流量Q1m的计算方法包括以下步骤：

根据各关节的参考转动角度 参考转动角速度 参考转动角加速度 液压缸实际驱动力FL、液压缸的有杆腔期望流量α2p、实际转动角度q、实际转动角速度 设计无杆腔位置跟踪控制器；所述无杆腔位置跟踪控制器为Q1m＝Q1ma+Q1ms+Q1msn，由此得到单腿液压助力外骨骼各关节的无杆腔期望流量Q1m，式中，Q1ma为Q1m的自适应模型补偿项，Q1ms为Q1m的线性鲁棒反馈项，Q1msn为Q1m的非线性鲁棒反馈项。

8.根据权利要求1所述的重载下单腿液压助力外骨骼控制方法，其特征在于，各关节液压缸中有杆腔期望流量α2p的计算方法包括以下步骤：

根据各关节的参考转动角度 参考转动角速度 参考转动角加速度 液压缸实际驱动力FL、液压缸的有杆腔期望流量α2p、实际转动角度q、实际转动角速度 设计无杆腔位置跟踪控制器，所述无杆腔位置跟踪控制器为FLd＝FLda+FLds+FLdsn，由此得到单腿液压助力外骨骼各关节的液压缸期望驱动力FLd；式中，FLda为FLd的自适应模型补偿项，FLds为FLd的线性鲁棒反馈项，FLdsn为FLd的非线性鲁棒反馈项；

T

根据FLd＝[FLd1 FLd2 FLd3]设计各关节的有杆腔压力规划器，考虑到良好的控制设计能够保证系统误差在较小的范围内，自适应模型补偿项FLda能够基本表征液压缸期望驱动力FLd的大小数值，此外，为了获得更为连续光滑的有杆腔期望压力，以避免噪声的负面影响，采用关节参考轨迹代替状态量的测量信号，即液压缸期望补偿驱动力FLdad＝[FLdad1 FLdad2 TFLdad3]，第i个关节的液压缸期望补偿驱动力为FLdadi；

针对第i个关节处的FLdadi，所述第i个关节的有杆腔压力规划器为由此得到第i个关节的有杆腔期望压力P2di；式中，

Pc是设定的最小工作压力，A1i和A2i分别表示第i个关节中无杆腔和有杆腔的作用面积；

根据P2di和第i个关节的有杆腔实际压力P2i，设计第i个关节的有杆腔压力跟踪控制器，所述第i个关节的有杆腔压力跟踪控制器为α2pi＝α2pai+α2ps1i+α2ps2i，由此得到第i个关节的有杆腔期望流量α2pi；式中，α2pai为α2pi的自适应模型补偿项，α2ps1i为α2pi的线性鲁棒反馈项，α2ps2i为α2pi的非线性鲁棒反馈项；

T

由此得到单腿液压助力外骨骼各关节的有杆腔期望流量α2p＝[α2p1 α2p2 α2p3]。

9.一种重载下单腿液压助力外骨骼控制装置，其特征在于，其采用了如权利要求1至8中任意一项所述的重载下单腿液压助力外骨骼控制方法，所述控制装置包括：多个并联式泵阀协调电液系统；每个并联式泵阀协调电液系统包括并联式协调的泵控部分和阀控部分；所述泵控部分包括一个可变转速泵PS1和决定可变转速泵PS1出口流量方向的两个二通开关阀SV1、SV2；所述阀控部分包括四个二通电液伺服阀PV1、PV2、PV3与PV4和一个液压油源PS2，电液伺服阀PV1和PV2控制液压油源PS2流向相应液压缸两腔的流量，电液伺服阀PV3和PV4控制相应液压缸两腔流向油箱的流量；

流量获取模块，其用于针对单腿液压助力外骨骼各关节的并联式泵阀协调电液系统，根据各关节的参考转动角度 参考转动角速度 参考转动角加速度 液压缸实际驱动力FL、实际转动角度q、实际转动角速度 得到各关节的有杆腔期望流量α2p＝[α2p1 α2p2 T Tα2p3]和无杆腔期望流量Q1m＝[Q1m1 Q1m2Q1m3] ；其中，用i表示三个关节的序号，则第i个关节的有杆腔期望流量为α2pi，第i个关节的无杆腔期望流量为Q1mi；

控制电压获取模块，其用于根据α2p、Q1m计算各关节对应的PS1、PV1、PV2、PV3、PV4的控制电压，以进行各关节的泵阀流量分配。

10.一种重载下单腿液压助力外骨骼，其特征在于，其采用了如权利要求1至8中任意一项所述的重载下单腿液压助力外骨骼控制方法。