[发明专利]一种多自由度电机运动特性仿真模拟控制方法

摘要

本发明提供了一种多自由度电机运动特性仿真模拟控制方法，涉及电机控制技术领域。包括以下步骤：利用三维机械设计软件构建并绘制虚拟样机模型；给出各部件位姿之间的运动约束关系及物理特性，进行运动学和动力学分析计算；实现多自由度电机的倾斜操作和旋转运行以及空间三自由度的运动，实现虚拟样机技术中的交互式时域仿真；最后进行基于多自由度电机的运动与动力学仿真与控制系统联合平台的搭建，实现电机在内、外转子协同配合下的滑动模态控制。本发明能实现三自由度运动点到点的精准定位，能克服控制系统的输入冲击、外部扰动、参数摄动等不利因素，具有控制精度高、研发时间短、设计质量好质量、效率高的特点。

主权项

1.一种多自由度电机运动特性仿真模拟控制方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、把多自由度电机带输出轴的内转子与连接外壳的外转子的运动结构看作是由一种类型电动模块或一种类型运动模块和其他类型电动模块的合成，依据类型电动模块的驱动机理和轨迹规划，利用三维机械设计软件构建并绘制虚拟样机模型，即一种类型电动模块的几何实体模型、其他类型电动模块的几何实体模型及整体模块的几何实体模型；(2)、将构建完毕的几何实体模型导入多体运动与动力学仿真软件中，并依据类型电动模块的运动机理，给出各部件位姿之间的运动约束关系及物理特性，设置与之相匹配的运动铰链，并施加外部载荷；基于电机的多自由度运动理念，分别使用运动副中的驱动形式和外加载荷中的旋转力矩，对电机的运动学和动力学进行分析计算，编辑部件的初始状态，在指定旋转序列下完成输出轴运动计算；(3)、利用计算得到的驱动加速度、位移量变化和力矩周期性变化结果，设定多自由度电机输出轴内、外转子分别基于偏转与自转自由度的约束关系下，实现多自由度电机的倾斜操作和旋转运行；基于协同控制三自由度的约束关系下，实现多自由度电机的空间三自由度运动；并在后处理模块和动态画回放内观测电机的动态性能和运行轨迹，实现虚拟样机技术中的交互式时域仿真；(4)、最后设置作为输入/输出的接口模块，进行基于多自由度电机的运动与动力学仿真与控制系统联合平台的搭建，由多体运动与动力学仿真软件作为输出系统方程的数据，再由其他控制程序读取，建立仿真下的控制系统方案，以电机的三自由度运动轨迹跟踪作为控制目标，实现电机在内、外转子协同配合下的滑动模态控制。