[发明专利]一种直驱式涡旋机侧向接触力控制方法

权利要求书

1.一种直驱式涡旋机侧向接触力控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.读取电机运行之后涡旋机的动涡盘在XY坐标系下的变量信息v_x、v_y、s_x、s_y、f_cx、f_cy，并进行坐标变换映射到法向-切向坐标系即n-t坐标系，得到当前速度v_t、实际的位置s_n、当前接触力f_cn；其中，v_x、v_y为速度分量，s_x、s_y为位置，f_cx、f_cy为推力；

S2.给定一个期望的法向接触力f_dn，其与当前接触力f_cn进行叠加，通过阻抗控制器产生位置的修订量

S3.位置的修订量与期望的位置进行叠加运算，产生位置的参考值

S4.位置的参考值与实际的位置s_n进行叠加运算，产生偏差值

S5.偏差值通过位置闭环控制得到电流分量i_qn；

S6.给定一个切向参考速度其与当前速度v_t进行叠加，产生偏差值

S7.偏差值通过速度闭环控制得到电流分量i_qt；

S8.法向-切向坐标系下的电流分量i_qn、i_qt通过坐标变换得到XY坐标系下的电流分量i_qx、i_qy；

S9.根据步骤S8得到的电流分量，电机驱动涡旋机的动涡盘运动；

S10.判断是否达到法向期望的接触力f_dn，若是，则返回步骤S1；若否，则执行步骤S11；

S11.判断接触力是否过大或过小而造成故障，若否，则返回步骤S1；若是，则停止。

2.如权利要求1所述的一种直驱式涡旋机侧向接触力控制方法，其特征在于，步骤S1中，由XY坐标系变换为法向-切向坐标系，变量信息的具体变换如下：

动涡盘平动过程中的速度在n-t坐标系下的投影成法向和切向两个分量，其中，速度的法向分量v_n＞0表示平动半径增大，反之减小；速度的切向分量v_t＞0表示平动是按逆时针方向进行，反之平动按顺时针方向进行；

定义XY坐标系的速度分量v_x，v_y与n-t坐标系中的速度分量v_n，v_t的关系如式(7)所示：

动涡盘所受的推力由电机产生，推力与电机的q轴电流有关；X向电机的q轴电流记作i_qx，Y向电机的q轴电流记作i_qy；定义i_qx，i_qy与n-t坐标系中的电流分量i_qn，i_qt的关系如式(8)所示：

定义动涡盘与涡旋机的静涡盘接触所受到的接触力在XY坐标下的分量f_cx，f_cy和n-t坐标下的分量f_cn，f_ct的关系如式(9)所示：

动涡盘只受电机所产生的推力以及与静涡盘接触后的接触力影响，所以动涡盘的速度与力的关系用式(10)来表示：

式(10)中，k_f为直线电机的推力系数；m为动涡盘的质量，两者均为常量；

把式(10)两边同时乘以坐标变换矩阵的表达式如式(11)所示：

对坐标变换矩阵的求导涉及到θ对时间的导数，θ与位移、速度的关系表示如下：

式(7)求导后联立式(11)(12)得到n-t坐标下质点的位移、速度、推力变量之间的关系，

法向位移s_n和法向速度v_n的关系表示为：