[發明專利]一種基于遺傳特征的諧波傳動遲滯剛度建模方法

有效

• 申請號: 202110645176.2
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113326627B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 陳滿意;宋港;邱臨風;張杰;楊燃;張瀚
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學;紹興市上虞區武漢理工大學高等研究院;浙江來福諧波傳動股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/15;G06N3/12;G06F119/14
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 柏琳容

1.一種基于遺傳特征的諧波傳動遲滯剛度建模方法，其特征在于：所述方法包括：

根據諧波傳動的轉矩和扭轉角之間的遲滯剛度關系，確定剛度函數；

根據諧波齒輪傳動的遺傳特性，建立摩擦函數，并將所述摩擦函數確定為遺傳效應下扭轉角與時間的積分；

對所述摩擦函數的不連續性進行修正，得到摩擦修正函數；

根據所述剛度函數和摩擦修正函數，確定諧波傳動遲滯剛度模型；

所述根據諧波齒輪傳動的遺傳特性，建立摩擦函數，并將所述摩擦函數確定為遺傳效應下扭轉角與時間的積分，具體如下：

其中是遺傳因子，u表示遺傳作用持續時間長度；t表示當前時刻；θ(s)表示從系統開始運行的0時刻到當前時刻t之間第s時刻狀態的扭轉角；

所述遺傳因子和扭轉角θ(s)滿足以下關系：

θ(s)＝Csin(ws)；

經過公式轉換得到的摩擦函數如下：

其中，A、B表示遺傳因子的函數參數，A表示記憶強度，B表示記憶衰減的快慢；C表示扭轉角的幅值；w表示諧波齒輪的角速度；表示θ(t)的導數；

對所述摩擦函數的不連續性進行修正，得到摩擦修正函數，所述摩擦修正函數如下：

所述剛度函數f(θ)定義為五次多項式函數，根據所述剛度函數和摩擦修正函數，確定諧波傳動遲滯剛度模型，具體如下：

其中，a、b、c表示五次多項式函數的系數。

2.根據權利要求1所述的基于遺傳特征的諧波傳動遲滯剛度建模方法，其特征在于：所述方法還包括：

通過對諧波減速器進行正向加載和反向加載的測試，獲取轉矩和扭轉角的實驗數據；

采用最小二乘法對所述實驗數據進行擬合，辨識出所述諧波傳動遲滯剛度模型的參數。

3.根據權利要求2所述的基于遺傳特征的諧波傳動遲滯剛度建模方法，其特征在于：通過對諧波減速器進行正向加載和反向加載的測試，獲取轉矩和扭轉角的實驗數據，過程如下：

將諧波齒輪的輸入端固定，負載端進行正向加載至額定轉矩，逐步卸載，然后反向加載至額定轉矩并逐步卸載，通過扭矩傳感器記錄加載/卸載過程中轉矩的變化，通過角度傳感器得到對應扭轉角的變化情況，并將轉矩和扭轉角的實驗數據上傳至上位機。

4.根據權利要求2所述的基于遺傳特征的諧波傳動遲滯剛度建模方法，其特征在于：采用最小二乘法對所述實驗數據進行擬合，具體如下：

采用最小二乘法，并基于離散的實驗數據點建立最小轉矩誤差目標函數：

其中，θ_i表示第i個實驗數據點的扭轉角；表示第i個實驗數據點的轉矩實驗值，T(θ_i)表示第i個扭轉角對應的轉矩理論值；ε(θ_i)表示轉矩實驗值和轉矩理論值之間的誤差值。

5.根據權利要求4所述的基于遺傳特征的諧波傳動遲滯剛度建模方法，其特征在于：所述辨識出諧波傳動遲滯剛度模型的參數，具體如下：

定義辨識函數J＝∑_i(ε(θ_i))²，J是關于待定擬合參數a、b、c、A、B的函數，J＝J(a,b,c,A,B)＝∑_i(ε(θ_i))²，其中a、b、c表示剛度函數f(θ)的系數，A表示遺傳因子的記憶強度，B表示記憶衰減的快慢；

求解min(∑_i(ε(θ_i))²)，將對應得到的a、b、c、A、B擬合參數確定為諧波傳動遲滯剛度模型的參數。