[发明专利]一种基于速度控制模式的机器人伺服力矩控制方法

权利要求书

1.一种基于速度控制模式的机器人伺服力矩控制方法，包括速度控制系统环路，其特征在于：通过在速度控制系统环路的PI控制器后增加一个可调节阈值的饱和器，当PI控制器输出的控制量达到饱和器上、下限阈值时，速度控制模式进入恒力矩控制模式从而实现伺服电机的恒力矩输出；

将饱和器的阈值大小设定为跟随期望给定力矩值的变化而变化，定义伺服电机顺时针转动为正，逆时针转动为负，速度控制系统的速度给定值和饱和器阈值的设置满足以下关系：

其中T_up和T_down分别为饱和器的上、下限阈值，W_set为速度控制系统的速度给定值，T^*和|W_limit|分别为用户期望给定的力矩值和速度边界限定值，|W_limit|是防止伺服电机飞车的最大速度值，T_limit是当伺服电机出现飞车时能及时实现转速控制的反向控制力矩值，T_limit不受饱和器的限制；其中的问号为条件运算符，表示根据问号前的条件表达式选择冒号两边的值，条件表达式为真将选择冒号前的值，反之选冒号后的值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当用户期望伺服系统输出正力矩时，速度控制系统中的饱和器的上限阈值T_up设置为T^*，饱和器的下限阈值T_down设置为-T_limit，速度给定值W_set设置为|W_limit|，输入PI控制器的速度偏差ΔW为正，经过PI控制器的积分作用，PI控制器的输出不断累加，最终超过饱和器的上限阈值T_up，速度控制系统控制伺服电机输出大小为T^*的恒力矩。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当用户期望伺服系统输出负力矩时，速度控制系统中的饱和器的上限阈值T_up设置为T_limit，饱和器的下限阈值T_down设置为T^*，速度给定值W_set设置为-|W_limit|，输入PI控制器的速度偏差ΔW为负，经过PI控制器的积分作用，PI控制器的输出不断负向累加，最终超过饱和器的下限阈值T_down，速度控制系统控制伺服电机输出大小为T^*的恒力矩。