[发明专利]一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法

权利要求书

1.一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法，具体步骤如下，其特征在于，

所述建模与补偿方法所述的动态误差建模与补偿方法包括基于光电编码器和力传感器的系统质量和转动惯量参数辨识方法，以及反馈力的补偿控制方法；

所述基于光电编码器和力传感器的系统质量和转动惯量参数辨识方法，通过所述参数辨识模块进行实现，包括如下步骤：

步骤1，通过拉格朗日方程进行动力学建模，得到力反馈装置的动力学模型；

步骤2，反馈力设定值置为定值F；

步骤3，读取光电编码器当前数据，并对光电编码器当前数据进行滤波，获得去噪后的光电编码器数据；

步骤4，关闭定时器；计算上次读取光电编码器数据到这次读取光电编码器数据所经历的时间；开启定时器，开始对下一次采集间隔进行计时；

步骤5，记录保存间隔时间、光电编码器数据；

步骤6，读取力传感器数据，即实际反馈力，记录保存实际反馈力；

步骤7，由于前两组数据需要舍弃，所以判断当前是否是第三次进行间隔时间的计算，若是则进入步骤8，若不是则回到步骤3；

步骤8，控制滑台以设定好的运动规律进行运动；

步骤9，判断滑台是否运动到达目标位置，若到达则运动结束，进入步骤10，若未到达则回到步骤3；

步骤10，将记录的光电编码器数据换算为关节角数据；

步骤11，根据所述步骤1中得到的力反馈装置的动力学模型，对其离散化，再通过关节角、间隔时间利用差分法替换掉关节角速度、关节角加速度，得到实际反馈力关于反馈力设定值、关节角、间隔时间的函数；将反馈力设定值、实际反馈力、关节角、间隔时间代入此自定义函数，以系统质量和转动惯量作为系数进行拟合，辨识出系统质量和转动惯量；

步骤12，结束参数辨识；

重复以上步骤，直到获得较好的参数辨识结果；

所述反馈力的补偿控制方法，通过所述补偿值计算模块进行实现，包括如下步骤：

步骤13，将所述步骤11中辨识出的系统质量和转动惯量代入所述步骤1中建立的动力学模型，得到辨识后的动力学模型；根据辨识后的动力学模型，推导出补偿值模型；

步骤14，反馈力设定值置为定值F；

步骤15，读取光电编码器当前数据，并对光电编码器当前数据进行滤波，获得去噪后的光电编码器数据；

步骤16，关闭定时器；计算上次读取光电编码器数据到这次读取光电编码器数据所经历的时间；开启定时器，开始对下一次采集间隔进行计时；

步骤17，通过光电编码器当前数据计算当前关节角；通过当前关节角、上次关节角、间隔时间，利用差分法计算当前关节角速度；通过当前关节角速度、上次关节角速度、间隔时间，利用差分法计算当前关节角加速度；

步骤18，由于前两组数据需要舍弃，所以判断当前是否是第三次进行间隔时间的计算，若是则进入步骤19，若不是则回到步骤15；

步骤19，控制滑台以设定好的运动规律进行运动；

步骤20，将反馈力设定值、当前关节角、当前关节角速度、当前关节角加速度代入所述步骤12中得到的补偿值模型，计算出补偿值；

步骤21，将补偿值发送到所述控制箱，实现补偿控制；

步骤22，判断滑台是否运动到达目标位置，若到达则运动结束，进入步骤23，若未到达则回到步骤15；

步骤23，结束补偿控制。

所述建模与补偿方法配套装置包括力反馈装置、力传感器、连接机构、滑台、动态补偿处理单元，以及相应的动态误差建模与补偿方法。

2.根据权利要求书1所述一种力反馈装置的反馈力动态误差建模与补偿方法，其特征在于：

所述的力反馈装置包括平动自由度机构、转动自由度机构，以及控制箱；所述的平动自由度机构末端连接有转动自由度机构；所述的转动自由度机构与连接机构一相连；所述与连接机构一力传感器的一端连接；所述的力传感器的另一端通过连接机构二固定在所述的滑台上；所述动态补偿处理单元包括参数辨识模块、补偿值计算模块；所述动态补偿处理单元可接收力传感器信息，还可与所述控制箱通信；

所述平动自由度机构包括三个平动自由度；所述转动自由度机构包括三个转动自由度；所述平动自由度包括电机、光电编码器；所述转动自由度包括电机、光电编码器；电机通过控制箱进行驱动；光电编码器向控制箱发送光电编码器数据。