[发明专利]一种柔性空间机械臂振动控制方法及系统

权利要求书

1.一种柔性空间机械臂振动控制方法，由关节力矩计算得到返回波，返回波包含系统振动信息，返回波叠加在输入中，对输入进行实时整形，整形后的输入经过关节PD控制，控制机械臂运动，从而通过对返回波的吸收，达到振动抑制的目的；

其特征在于：返回波计算方法如下：

其中θ_b(t)为返回位移，θ₀(t)是指执行器输入期望值θ_d(t)的一半；τ₀(t)为与执行器直接关联的柔性关节扭簧的力矩；Z为第一个单元的机械阻抗系数，可选为常值；k₂代表e指数函数系数，t代表时间；

k2的取值跟规划时间相关，具体计算方法如下：

其中，T为机械臂关节运动时间；E＝10000。

2.如权利要求1所述的柔性空间机械臂振动控制方法，其特征在于：使得执行器能够跟踪输入值，从而使得

3.如权利要求1所述的柔性空间机械臂振动控制方法，其特征在于：将电机转角和关节力矩将作为反馈信息参与到返回位移的计算中，即

其中Θ_w为关机电机的实际输入值，它通过利用波形控制器将期望输入进行整形得到，Θ为机械臂的所有关节变量，Θ_a为发射位移，Θ_b为返回位移，Θd为关节轨迹规划得到的期望值，τ_m为当前状态的关节扭矩。

4.如权利要求3所述的柔性空间机械臂振动控制方法，其特征在于：通过PD控制得到电机输出力矩τ_s，即

K_p和K_d分别为比例和微分控制系数矩阵。

5.如权利要求4所述的柔性空间机械臂振动控制方法，其特征在于：进一步地，

6.如权利要求5所述的柔性空间机械臂振动控制方法，其特征在于：对于点到点的运动，系统的最终稳定状态为且

7.一种柔性空间机械臂振动控制系统，其特征在于：包括上位机、中央控制器、关节控制器、空间机械臂模拟装置和传感系统，上位机用于完成轨迹规划和控制算法生成，中央控制器用于将生成的控制指令传送给各个关节控制器，然后关节控制器通过伺服算法驱动各关节运动，空间机械臂在关节作用下实现特定的运动，传感系统用于将当前状态反馈给关节控制器和中央控制器；其中，控制算法采用如权利要求1-6任一项中所述的方法。

8.如权利要求7所述的柔性空间机械臂振动控制系统，其特征在于：所述传感系统包括关节电机编码器、关节力矩传感器、陀螺仪和压电陶瓷。

9.如权利要求8所述的柔性空间机械臂振动控制系统，其特征在于：所述关节控制器用于接收中央控制器的指令并进行关节伺服控制；所述关节伺服控制采用PID控制，包含速度环、位置环，并在此基础上，加入振动控制算法；同时关节控制器负责采集绝对式编码器、增量式编码器以及力矩传感器的信息，并进行滤波处理，作为关节伺服控制的反馈信号。