[发明专利]基于等价输入干扰和输入整形器的末端振动抑制方法

说明书

本发明提供了一种基于等价输入干扰和输入整形器的末端振动抑制方法，其方法包括：对伺服系统的弹性连接装置进行建模，得到弹性连接装置的系统模型；根据所述系统模型，设计输入整形器，抑制扰动的影响；根据所述系统模型，引入等价输入干扰，进一步消除扰动的影响。本发明的有益效果是：本专利基于等效输入干扰和输入整形器构造系统，首先利用输入整形器抑制系统输入有变化时的振动，考虑系统没有扰动时系统振动较小，当系统输入不变，参数发生变化或者有外部扰动时，引入等效输入干扰进行扰动抑制，进而提升系统的动态性能。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种基于等价输入干扰和输入整形器的末端振动抑制方法。

背景技术

随着电力电子技术、微电子技术以及电机制造技术多年的发展，伺服系统的性能得到了很大的提升。伺服控制技术已经深入到了从居民生活、工业生产到军事武器等社会各个领域，是自动化学科中与产业部门联系最为紧密，服务最为广泛的一个分支。在工业机器人等这些伺服系统的应用中，一些高减速比机构常被用到工业机器人中来以达到高负载比的性能，例如一些谐波齿轮，另一种便是轻型或柔性材料制成的负载执行机构，它们具有质量轻、成本低、结构紧凑、安全性高等优点，逐渐应用于生产制造、机器人手臂等领域。这种驱动系统中的弹性齿轮减速装置会引起位置传输的滞后误差，伺服系统由高转速突然定位的时候，其负载末端会产生强烈的抖振现象，也就是末端振动。

末端振动的存在会严重降低伺服系统的定位精度和运动精度，影响系统的精确定位及其快速、平稳搬运，甚至会产生明显的噪声，在高速运动过程中末端振动的影响尤为明显。同时，残余振动的长期存在,还会导致连接杆的变形和运动部件的松动，引起机构运动性能的下降和机械结构的疲劳失效。因此,伺服系统定位抖动的抑制是电机驱动领域的关键共性技术,对于提高伺服系统系统稳定性、提升系统动态响应品质具有十分重要的意义。

现有类似已公开的专利：

一种工业机器人振动抑制方法(CN 111015738 A)上海智殷自动化科技有限公司

该专利的步骤是：

步骤一：将工业机器人各轴运动范围划分成若干份，根据细分的关节角节点使用扭转刚度测量装置测定各关节角对应的扭转刚度，并从上位控制器规划的轨迹信息得到各轴关节角；

步骤二：根据各轴关节角从细分测定的各轴扭转刚度插值得到对应的扭转刚度，由此计算各轴关节角和轴惯量计算轴等效惯量，根据扭转刚度和等效惯量计算陷波滤波器中心频率；

步骤三：各轴轨迹信号经过各轴计算得到的陷波滤波器滤除共振频率信号，滤波后的信号发送给伺服驱动器执行。

减小机械臂振动的力控末端执行机构及力控方法(CN 110861097 A)中国科学院宁波材料技术与工程研究所

该专利的步骤是：

步骤一：通过传感器获得力传感器接收的末端执行器与环境的接触力信号和第一传感器的响应信号的频响函数H(ω)，根据所述工业机器人的阻抗信息包括Z_M、Z_B、Z_K、Z_M、Z_B、Z_K分别是以加速度阻抗形式表示的工业机器人的惯量、阻尼、刚度，建立由工业机器人与末端执行器构成的整体系统的动力学模型；

步骤二：根据步骤一所述动力学模型表示为下式工业机器人的动力学方程、末端执行器的动力学方程、工业机器人与末端执行器的整体的动力学方程，并将动力学方程中的相应参数转换为阻抗，方便分析力控方法；

步骤三：通过阻抗的转换，获得工业机器人与末端执行器串联耦合部分的阻抗，通过将加速度传感器和加速度传感器采集的信号输入阻抗补偿器，经阻抗补偿器处理后，输出补偿力，进而抑制振动。

一种电机振动抑制的控制方法(CN 105375850 B)南京埃斯顿自动控制技术有限公司