[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

本發明涉及一種基于遺傳特征的諧波傳動遲滯剛度建模方法，其方法包括將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，并將摩擦函數確定為遺傳效應下扭轉角與時間的積分；對摩擦函數的不連續性進行修正，得到摩擦修正函數；根據剛度函數和摩擦修正函數，確定諧波傳動遲滯剛度模型。本發明通過建立更為精準的諧波傳動動力學模型，即諧波傳動遲滯剛度模型，從而提高諧波齒輪傳動的動態分析精度和傳動性能，有助于提高諧波減速器的動態控制精度。

技術領域

本申請涉及諧波齒輪傳動技術領域，尤其涉及一種基于遺傳特征的諧波傳動遲滯剛度建模方法。

背景技術

諧波減速器在齒輪傳動過程中存在遲滯現象，一般，遲滯現象是指系統的狀態不僅與當下系統的輸入有關，更會因其過去輸入過程之路徑不同而有不同的結果，即系統的狀態取決于它本身的歷史狀態的一種性質。

如圖1所示，當諧波減速器傳遞的轉矩T增大時，扭轉角θ增大，諧波齒輪傳動剛度也增大；當傳遞轉矩減小到0時，扭轉角卻沒有回到原點，且隨著輸出端載荷的正反向的加載和卸載，遲滯剛度曲線產生一條回路，這意味著同樣的輸出轉矩可以對應不同的扭轉角，其中Δθ稱為滯回損耗，說明諧波傳動剛度具有一定的遲滯特性。諧波傳動的遲滯剛度現象會導致系統傳動精度降低，造成諧波減速器輸出軸的轉速變化，并且直接影響諧波傳動的能量轉換。

目前，在對諧波傳動進行動力學建模時，通常是考慮剛度和摩擦現象，將其系數定義為常數或分段常數的形式，并通過實驗進行參數辨識。由于諧波傳動是柔性傳動，系統運動狀態與之前狀態相關，系統傳動剛度和阻尼等是關于時間的非線性動態函數，這樣的簡化會導致傳動系統的動態精度下降，因此，以現有諧波傳動動力學模型控制的傳動系統動態精度不高，本發明人認為現有的諧波傳動動力學模型還需要進一步改進。

發明內容

為克服現有技術的問題，本申請提供一種基于遺傳特征的諧波傳動遲滯剛度建模方法，通過建立更為精準的諧波傳動動力學模型，即諧波傳動遲滯剛度模型，從而提高諧波齒輪傳動的動態分析精度和傳動性能，有助于提高諧波減速器的動態控制精度。

一種基于遺傳特征的諧波傳動遲滯剛度建模方法，該方法包括：

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。

可選的，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。

可選的，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：

可選的，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：

可選的，所述剛度函數確定為f(θ)，f(θ)為N次多項式函數，一般，N取3或5。

可選的，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：