[发明专利]一种离心式电力作动器用相对坐标系时空耦合法

说明书

本发明公开了一种离心式电力作动器用相对坐标系时空耦合法，属于多电机协调控制技术领域。对作动器上四台电机的控制方法为相对坐标系时空耦合法，相对坐标系时空耦合法是指坐标系旋转一个角度，每一个分力的大小、方向是不断变化的，在时间和空间上是耦合在一起的，通过旋转坐标并运用矢量合成的方法，四个分力最终可以合成得到确定方向上给定相位和力幅的合成输出力。控制来控制输出力的幅值，这种相对坐标系时空耦合法可以输出360°方向上的力，其力幅最大为2F₁，多用在航空航天、医疗设备和机器人控制等领域。

技术领域

本发明公开了一种离心式电力作动器用相对坐标系时空耦合法，属于多电机协调控制技术领域。

背景技术

近些年来工业发展迅猛，对各种机械性能和产品质量的要求逐渐提高，在某些场合仅对单一电机进行控制已不能满足要求，因此学者们提出多电机协调控制的概念，协调多电机控制的方式一般有两种：一种是机械方式；另外一种是电方式。采用机械协调传动的方式通过机械结构建立多个电机间的联系，传动范围及距离都会受到限制，电方式则主要通过电机驱动器进行控制，其使用范围基本不受限制，同时使用方式十分灵活。本发明例中采用的就是电方式协调控制。

从作动器结构上来看，传统的结构形式是两台伺服电机，每台伺服电机各驱动一对互相啮合的齿轮，带动两个偏心质量块同速反向旋转，这种结构形式控制结构简单，但机械结构相对复杂。最重要的是这种电力作动器只能产生某一固定方向上的力，其大小可变，方向无法改变，因此这种作动器被称为线力作动器。

本发明中作动器上四个偏心质量块由四台伺服电机直接驱动，能输出360°方向上的力，其大小可变，如何协调四台电机在给定方向上输出要求力幅的力是控制上的难点。

发明内容

本发明正是思及于此，提出一种离心式电力作动器用相对坐标系时空耦合法，在相对坐标系下，同时启动四台电机到给定转速，四台电机分别拖动质量块从而各自输出力，通过旋转坐标改变输出力的方向，当四台电机拖动质量块输出合成力相位满足给定，再控制输出合成力的力幅，这种相对坐标系时空耦合法可以输出360°方向上的力，其力幅最大为2F₁。

本发明一具体实施例中，优选的，相对坐标系时空耦合法是指坐标系旋转，每一个分力的大小、方向是不断变化的，在时间和空间上是耦合在一起的，通过旋转坐标并运用矢量合成的方法，四个分力最终可以合成得到确定方向上给定相位和力幅的合成输出力。

本发明一具体实施例中，优选的，相对坐标系时空耦合法，首先需对单侧质量块组的输出力进行控制。对于直驱式作动器而言，其单侧输出力方向可变，此时需要先对单侧输出力方向进行控制，再控制单侧输出力力幅，最后合成得到总的输出力。

本发明一具体实施例中，优选的，相对坐标系时空耦合法，为了使得作动器输出任意方向上的力，通过旋转坐标确定输出力的方向，将输出力的方向定到指定方向后，再按照原来单向输出力作动器的控制方案，分别控制两侧质量块的力幅，相位。控制即控制输出力的幅值，控制即控制输出力的相位。

有益效果，本发明所提出的一种离心式电力作动器用相对坐标系时空耦合法，能控制四电机的负载质量块保持一恒定差值稳定运行，且精度高，动态响应好，产生的力合成得到最终的输出力，从而，这种设备可以解决在特定工况下的工程问题。

为让发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为四电机负载位置协调控制示意图；

图2为相对坐标系时空耦合法控制框图；

图3为四电机输出力示意图；

图4为相对坐标系时空耦合法示意图；

图5为相对坐标系时空耦合法输出力轮廓图；