[发明专利]基于降低扰动带宽的摩擦力补偿及实现的方法及运动平台

权利要求书

1.一种基于降低扰动带宽的摩擦力补偿及实现的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1.将运动平台的刚性平台设置为刚柔耦合平台；

所述运动平台包括：机座、直线导轨、刚柔耦合平台，

所述刚柔耦合平台包括：刚性框架、柔性铰链和核心运动平台；其中，所述核心运动平台通过所述柔性铰链与所述刚性框架连接；

S2.构建执行器和位移检测闭环系统，输入刚柔耦合平台的总惯性M，导轨支撑下的所述刚柔耦合平台弹性振动响应的等效刚度k、质量m和阻尼c，所述刚柔耦合平台的位移、速度、加速度分别用s、v、a表示，惯性影响系数用α表示，驱动力用f表示；

建立自抗扰控制算法，设置扩展观测器的预测的控制模型为a＝f/[m+α(M-m)]；

注重过程响应时，α取值为1；注重末端响应时，α取值为0；要兼顾两者时，α取值介于0-1之间；

其中，在刚体运动时，α＝1，控制模型为a＝f/[m+α(M-m)]，扰动为摩擦力；

在摩擦死区时，平台产生弹性振动，此时控制模型应该为平台的刚度的弹性振动响应：ma+cv+ks＝f，令α＝0，控制模型为a＝f/m，扰动为弹性变形回复力ks和阻尼力cv。

2.根据权利要求1所述的基于降低扰动带宽的摩擦力补偿及实现的方法，其特征在于，将所述刚柔耦合平台的弹性刚度降低，从而降低弹性变形回复力ks，柔性铰链制作为低阻尼的金属材料，近似取控制模型为a＝f/m。

3.根据权利要求1或2所述的基于降低扰动带宽的摩擦力补偿及实现的方法，其特征在于，所述刚性框架采用轻质材料制作，核心运动平台的质量m占主要成分，m约等于M，因此摩擦死区的近似取控制模型为a＝f/M，近似于刚体运动时的运动规律。

4.根据权利要求3所述的基于降低扰动带宽的摩擦力补偿及实现的方法，其特征在于，所述刚柔耦合平台的所述核心运动平台位于所述刚性框架的上部，所述核心运动平台和所述刚性框架通过所述柔性铰链连接。

5.根据权利要求3所述的基于降低扰动带宽的摩擦力补偿及实现的方法，其特征在于，所述刚柔耦合平台的所述核心运动平台与所述刚性框架之间的所述柔性铰链为对称布置。

6.一种运动平台，其特征在于，所述运动平台包括：机座、直线导轨、刚柔耦合平台，所述刚柔耦合平台包括：刚性框架、柔性铰链和核心运动平台；其中，所述核心运动平台通过所述柔性铰链与所述刚性框架连接；

所述刚柔耦合平台采用以下控制方法：

构建执行器和位移检测闭环系统，输入刚柔耦合平台的总惯性M，导轨支撑下的所述刚柔耦合平台弹性振动响应的等效刚度k、质量m和阻尼c，所述刚柔耦合平台的位移、速度、加速度分别用s、v、a表示，惯性影响系数用α表示，驱动力用f表示；

建立自抗扰控制算法，设置扩展观测器的预测模型为a＝f/[m+α(M-m)]；

注重过程响应时，α取值为1；注重末端响应时，α取值为0；要兼顾两者时，α取值介于0-1之间；

其中，在刚体运动时，α＝1，控制模型为a＝f/M，扰动为摩擦力；

在摩擦死区时，平台产生弹性振动，此时控制模型应该为平台的刚度的弹性振动响应：ma+cv+ks＝f，令α＝0，控制模型为a＝f/m，扰动为弹性变形回复力ks和阻尼力cv。

7.根据权利要求6所述的运动平台，其特征在于，将所述刚柔耦合平台的弹性刚度降低，从而降低弹性变形回复力ks，柔性铰链制作为低阻尼的金属材料，近似取控制模型为a＝f/m。

8.根据权利要求6或7所述的运动平台，其特征在于，所述刚性框架采用轻质材料制作，核心运动平台的质量m占主要成分，m约等于M，因此摩擦死区的近似取控制模型a＝f/M，近似于刚体运动时的运动规律。

9.根据权利要求8所述的运动平台，其特征在于，所述刚柔耦合平台的所述核心运动平台位于所述刚性框架的上部，所述核心运动平台和所述刚性框架通过所述柔性铰链连接。

10.根据权利要求8所述的运动平台，其特征在于，所述刚柔耦合平台的所述核心运动平台与所述刚性框架之间的所述柔性铰链为对称布置。