[發明專利]一種力矩估計方法

有效

• 申請號: 202110016764.X
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112847365B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 趙鵬兵;劉哲;王卓陽;楊金虎;張潔;段學超
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 西安鼎邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61263
• 代理人: 李振瑞

1.一種力矩估計方法，其特征在于，包括a和b兩個步驟：

a.建立諧波傳動模型，包括諧波傳動運動學模型、運動誤差模型和諧波傳動柔順模型；諧波傳動運動學模型是基于假設理想的輸入/輸出運動學關系等于諧波傳動組件處的角位置，并考慮諧波傳動部件的扭轉柔度、非線性摩擦力以及由齒輪嚙合和加工誤差引起的運動誤差后建立的模型；運動誤差模型是為實現有效的扭矩估算，在補償運動誤差的影響時，使用高分辨率鏈接側絕對編碼器測量完整一圈輸出的運動誤差，其中輸出扭矩等于零；諧波傳動柔順模型是包括柔輪和波發生器的變形的模型，諧波傳動扭轉變形通過輸出轉矩的分段線性函數表示，波發生器轉矩由電動機轉矩指令近似，由此建立估算的撓性樣條輸出扭矩；

根據鏈路側絕對編碼器讀數、電機側編碼器讀數和電機電流對諧波傳動柔順性進行建模；總諧波傳動扭轉變形包括柔輪和波發生器的變形；

b.構建冗余自適應魯棒卡爾曼濾波器；

冗余自適應魯棒卡爾曼濾波器采用冗余自適應魯棒卡爾曼濾波算法，包括（1）狀態預測，預測當前狀態及提供協方差矩陣；（2）卡爾曼增益系數更新，預測誤差的協方差矩陣通過增益系數調整；（3）測量值更新，更新測量值和協方差矩陣；（4）估計更新：估計濾波增益和狀態及提供協方差矩陣；

算法中加入自適應轉換模塊，設計冗余因子和補償函數，在線調整濾波器的容錯能力，根據負載變化在魯棒模式和最佳模式之間切換濾波模式；冗余系數被設計為電動機電流的線性函數，補償函數項為：

；其中是當前狀態下協方差矩陣的逆，是補償因子的倒數，表示補償函數，k是時間步長；

補償因子由下式獲得，

，其中，是測量值的協方差矩陣，是冗余因子，k是時間步長。

2.根據權利要求1所述的一種力矩估計方法，其特征在于：諧波傳動的總扭轉變形通過鏈節側和電機側編碼器測量。

3.根據權利要求1所述的一種力矩估計方法，其特征在于：根據負載的變化動態平衡最優性和魯棒性。