[發(fā)明專利]控制系統(tǒng)、控制方法和控制程序

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910987077.5
• 申請(qǐng)日: 2019-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN111070203B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藤本博志;長(zhǎng)谷川顯之;高橋太郎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國立大學(xué)法人東京大學(xué);豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 韓峰;孫志湧

本申請(qǐng)涉及控制系統(tǒng)、控制方法和控制程序。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)包括：電機(jī)，其被配置為驅(qū)動(dòng)連桿；第一傳感器，其被配置為檢測(cè)關(guān)于由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的信息或關(guān)于驅(qū)動(dòng)裝置與負(fù)載元件之間的關(guān)系的信息作為第一傳感器信息；第二傳感器，其被配置為檢測(cè)關(guān)于連桿位移的信息作為第二信息；以及，控制單元，被配置為執(zhí)行驅(qū)動(dòng)裝置的反饋控制，以便遵循雙慣性系統(tǒng)模型中的命令值，該雙慣性系統(tǒng)模型包括負(fù)載側(cè)上的慣性系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)側(cè)上的慣性系統(tǒng)?？刂茊卧ǎ簲_動(dòng)觀測(cè)器，其被配置為估計(jì)擾動(dòng)；以及，濾波器，其被配置為將擾動(dòng)的估計(jì)值轉(zhuǎn)換成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及控制系統(tǒng)、控制方法和控制程序。

背景技術(shù)

近年來，伺服電機(jī)已經(jīng)用于機(jī)器人手臂的關(guān)節(jié)部分，以便例如精確地驅(qū)動(dòng)構(gòu)成機(jī)器人手臂的連桿。應(yīng)當(dāng)注意，由于由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的負(fù)載元件例如連桿通過具有低剛度的元件例如齒輪(減速器)連接到電機(jī)，因此由于電機(jī)和負(fù)載元件的慣性(慣性矩)而發(fā)生共振。

Chowarit Mitsantisuk，Manuel Nandayapa，Kiyoshi Ohishi和SeiichiroKatsura:“Design for Sensorless Force Control of Flexible Robot by UsingResonance Ratio Control Based on Coefficient Diagram Method”，AUTOMATIKAJournal for Control,Measurement,Electronics,Computing and Communications,第54卷，第1期，第62-73頁(2013年)(以下稱為非專利文獻(xiàn)1)公開了一種通過共振比控制來控制電機(jī)的方法。在非專利文獻(xiàn)1中，將關(guān)于通過擾動(dòng)觀測(cè)器估計(jì)的負(fù)載側(cè)的擾動(dòng)轉(zhuǎn)換成輸入扭矩的濾波器被使用。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了關(guān)于控制系統(tǒng)的以下問題。

在非專利文獻(xiàn)1中公開的控制方法中，使用將由擾動(dòng)觀測(cè)器估計(jì)的負(fù)載側(cè)上的擾動(dòng)轉(zhuǎn)換成輸入扭矩的濾波器。該濾波器在使用共振比控制的前提下使用。特別是，該濾波器用于考慮輸入扭矩對(duì)共振比控制的影響。因此，存在非專利文獻(xiàn)1中公開的濾波器不通用的問題。此外，該濾波器的分子s的階高于分母s的階，因此是不合適的。因此，還有一個(gè)問題是濾波器的實(shí)施很復(fù)雜。

鑒于上述情況做出了本公開，并且提供了具有高通用性并且能夠容易實(shí)施的控制系統(tǒng)、控制方法和控制程序。

第一示例性方面是一種控制系統(tǒng)，包括：驅(qū)動(dòng)裝置，其用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載元件；第一傳感器，其被配置為檢測(cè)關(guān)于由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的信息或者關(guān)于驅(qū)動(dòng)裝置與負(fù)載元件之間的關(guān)系的信息作為第一傳感器信息；第二傳感器，其被配置為檢測(cè)關(guān)于負(fù)載元件的位移的信息作為第二信息；以及，控制單元，其被配置為執(zhí)行驅(qū)動(dòng)裝置的反饋控制，以便遵循雙慣性系統(tǒng)模型中的命令值，該雙慣性系統(tǒng)模型包括負(fù)載側(cè)上的慣性系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)側(cè)上的慣性系統(tǒng)，其中控制單元包括：擾動(dòng)觀測(cè)器，其被配置為基于第一傳感器信息和第二傳感器信息估計(jì)負(fù)載元件中引起的擾動(dòng)；以及，濾波器，其被配置為將擾動(dòng)的估計(jì)值轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)力，其中：當(dāng)濾波器由轉(zhuǎn)移函數(shù)表達(dá)時(shí)，濾波器的分子的階等于其分母的階；并且分子包括驅(qū)動(dòng)側(cè)上的慣性，并且分母包括負(fù)載側(cè)上的慣性。

在上述控制系統(tǒng)中，濾波器的分母可以包括負(fù)載側(cè)上的粘性摩擦系數(shù)，其分子可以包括驅(qū)動(dòng)側(cè)上的粘性摩擦系數(shù)。此外，濾波器的分子和分母中的每一個(gè)都可以包括擾動(dòng)估計(jì)值的一階微分。

濾波器可以將估計(jì)值轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)裝置的扭矩，并且控制單元可以執(zhí)行反饋控制以便遵循扭矩命令值或者執(zhí)行控制以便根據(jù)擾動(dòng)的估計(jì)值改變控制器的控制量，使得完成任務(wù)。