[发明专利]一种五轴并联装置摩擦力识别方法

说明书

本发明涉及并联装置摩擦力辨识技术领域，提供了一种五轴并联装置摩擦力识别方法，其包括如下步骤：根据直线电机动力学模型，获取电机匀速直线运动下的驱动力方程；根据驱动力方程，对驱动力进行频谱分析，并根据频谱波峰获取摩擦力、推力波动与外部干扰力的幅值与频率；基于频谱分析方法，在多组不同速度工况下，获取摩擦力对应的摩擦力序列；将速度与摩擦力序列输入传统摩擦力模型，辨识出具体的模型参数；根据辨识出具体的模型参数改进摩擦力模型，并验证改进的摩擦力模型的拟合精度。本发明具有辨识速率快、辨识精度高的优点，可以极大地提高五轴并联装置的末端位姿定位精度。

技术领域

本发明涉及并联装置摩擦力辨识技术领域，具体而言，涉及一种五轴并联装置摩擦力识别方法。

背景技术

相较于串联机器人先天存在的刚度较低和误差累积的缺点，并联机器人的输入和末端输出之间具有环状的闭链约束，其具有刚度大，运动惯量小，负载能力强等优点，被广泛运用于高速度、高载荷的应用场景。

与传统的旋转电机构成的并联机构相比，运用直线电机后，传统的联轴器、滚珠丝杆以及减速器被从结构中删去，间隙、背隙、变形等因素的影响被大大削弱，极大地提升了机构的运动精度与刚度。基于并联机构的上述优点，将静平台、三自由度并联机构、动平台、末端旋转机构相结合，可获得一种具备较高刚度与定位精度的五轴并联装置。

在消除大部分其他干扰因素后，摩擦力是占比最大的运动阻力，对其进行精准辨识，并用于前馈控制环节，有助于实现并联装置的精密运动控制。因此，研究一种五轴并联装置摩擦力辨识方法具有重要意义。

发明内容

基于此，为了实现对五轴并联装置摩擦力的辨识，本发明提供了一种五轴并联装置摩擦力识别方法，其具体技术方案如下：

一种五轴并联装置摩擦力识别方法，其包括如下步骤：

根据直线电机动力学模型，获取电机匀速直线运动下的驱动力方程；

根据驱动力方程，对驱动力进行频谱分析，并根据频谱波峰获取摩擦力、推力波动与外部干扰力的幅值与频率；

基于频谱分析方法，在多组不同速度工况下，获取摩擦力对应的摩擦力序列；

将速度与摩擦力序列输入传统摩擦力模型，辨识出具体的模型参数；

根据辨识出具体的模型参数改进摩擦力模型，并验证改进的摩擦力模型的拟合精度。

所述五轴并联装置摩擦力识别方法通过获取摩擦力序列，将速度与摩擦力序列输入传统摩擦力模型，辨识出具体的模型参数，根据辨识出具体的模型参数改进摩擦力模型，并验证改进的摩擦力模型的拟合精度，具有辨识速率快、辨识精度高的优点，可以极大地提高五轴并联装置的末端位姿定位精度。

进一步地，所述驱动力方程如下：；

其中，为电机驱动力，为推力波动，为摩擦力，为外部干扰力。

进一步地，对驱动力进行频谱分析的具体方法包括如下步骤：

设定电机匀速直线运动时的运动时间为，运动位移为，对驱动力信号进行傅里叶变换，得到的频域信号为：，其中，为虚数单位，为角频率，为自然常数。

进一步地，将速度与摩擦力序列输入传统摩擦力模型，辨识出具体的模型参数的具体方法包括如下步骤：

构建传统摩擦力模型；

根据摩擦力值的变化趋势将摩擦力序列分为低速与高速两部分，并假定分界点为；

当=0时，得到最大静摩擦力；

当时，对摩擦力值进行线性回归，得到回归模型；

当时，假定粘滞摩擦系数为0，得到公式，对公式进行线性回归获取临界速度以及待定系数；